一種無(wú)需組織工程支架實(shí)現(xiàn)軟骨再生的3D打印技術(shù)

       關(guān)于人造組織與器官的3D打印，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中取得了不同程度的進(jìn)展，例如完成軟骨組織的再生以等等。但在這些組織制造中是離不開(kāi)支架的，支架為人工器官或組織提供基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，支架最終將降解并消失。

       但支架的降解中仍存在著一些難題，比如說(shuō)如何使支架降解與器官的成熟時(shí)間相匹配，有時(shí)降解所產(chǎn)生的副產(chǎn)物是具有毒性的，支架可能會(huì)干擾到細(xì)胞與細(xì)胞之間的連接，從而影響到組織的形成。

在水凝膠支撐介質(zhì)中進(jìn)行細(xì)胞3D打印

 或?qū)⒋蜷_(kāi)復(fù)雜器官制造的大門(mén)

     伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校一個(gè)有生物工程學(xué)研究人員和骨科教授組成的研究小組，開(kāi)發(fā)了一種新的組織、器官3D打印方法，這一方法中無(wú)需用到支架。他們的研究論文發(fā)表在Materials Horizons期刊中。研究團(tuán)隊(duì)以一種微米級(jí)的藻酸鹽水凝膠材料為細(xì)胞的支撐介質(zhì)，通過(guò)3D打印機(jī)將細(xì)胞沉積到水凝膠材料中。這種水凝膠材料對(duì)噴嘴移動(dòng)或細(xì)胞噴射所產(chǎn)生的阻力很小，但能夠在打印過(guò)程中支撐細(xì)胞，將它們保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑹褂帽３衷械男螤睢?/span>

     當(dāng)完成細(xì)胞的沉積之后，打印對(duì)象將被進(jìn)行UV曝光，這一過(guò)程將使打印的細(xì)胞彼此連接，隨后在穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行生長(zhǎng)。細(xì)胞生長(zhǎng)中所需的培養(yǎng)基可以根據(jù)需要進(jìn)行更換，使細(xì)胞獲得新?tīng)I(yíng)養(yǎng)并處理掉廢物。水凝膠材料最后可以通過(guò)攪拌方式或控制降解的方式去除，留下完整的3D打印組織。

在實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)這一3D打印技術(shù)和干細(xì)胞制造除了軟骨和股骨組織。研究團(tuán)隊(duì)表示，這是第一次在沒(méi)有任何組織工程支架的情況下完成這些3D打印組織的制造，這些組織可以穩(wěn)定一天至數(shù)周時(shí)間。

這一技術(shù)在制造更大的功能組織、藥物篩選模型等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

 Review

     在組織、器官再生領(lǐng)域用到的3D打印技術(shù)中，打印材料是含有細(xì)胞的生物墨水，這種柔軟的材料很難在打印過(guò)程中保持其形狀，因此建造空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器官將會(huì)面臨很大困難。伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校研究團(tuán)隊(duì)所使用的將細(xì)胞沉積至固體水凝膠材料中的方法或?qū)⒋蜷_(kāi)人工制造復(fù)雜組織、器官的大門(mén)。

佛羅里達(dá)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)所使用的3D打印技術(shù)

  在此之前還有一個(gè)來(lái)自佛羅里達(dá)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了類似的研究。他們使用的具體方法是將打印材料直接沉積到由微型有機(jī)凝膠制成的軟固體結(jié)構(gòu)中，使印刷中的軟結(jié)構(gòu)保持在適當(dāng)位置。

     當(dāng)時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)只是使用這一技術(shù)3D打印了硅膠結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有確定該技術(shù)是否可以打印軟骨、氣管等生物體組織。近期，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校在3D打印軟骨組織方面取得了進(jìn)展，也進(jìn)一步明確了這種3D打印方法在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

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