研究員開發(fā)出可幫助生物3D打印軟組織的流體凝膠

      最近，位于英國哈德斯菲爾德大學(xué)的研究小組在生物3D打印領(lǐng)域取得了重大的突破。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種特殊的流體凝膠，可用作懸浮生物材料的介質(zhì)。這是所使用的粘度水平極低的聚合物生物打印材料，可解決科學(xué)家嘗試復(fù)制軟組織的常見問題。

  生物3D打印通過在特定結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)生物材料層來工作，然后將其用作有機(jī)組織形成的支架。該方法對于骨折、肌肉創(chuàng)傷和其他組織損傷的治療具有巨大的潛力，因?yàn)樗軌驈脑敿?xì)的數(shù)字設(shè)計(jì)中人工定向生長組織，并具有有機(jī)基礎(chǔ)，可以防止任何與生物相容性有關(guān)的問題。然而，使用該技術(shù)打印較軟的組織迄今受到限制，因?yàn)樯锞酆衔锏囊后w樣紋理意味著打印結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

  哈德斯菲爾德大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物聚合物材料的Alan Smith博士說：“用粘度非常低的材料，當(dāng)你打印第一層時(shí)，它會在其自身重量下崩潰并且不能保持其形狀，并不會整合它的下一層。”

  現(xiàn)在，Smith博士與他的博士生Samuel Moxon博士和伯明翰大學(xué)的同事一起，想出了一種更有效的生物3D打印軟組織的方法。這些生物組織的第一層將被懸浮在研究人員制造的粘性凝膠中，而不必獨(dú)立平放在打印平臺上。這保持了它的穩(wěn)定性并且使得隨后的層被添加直到建立結(jié)構(gòu)。凝膠的功能與胚胎首先發(fā)育的粘性羊水相似。一旦結(jié)構(gòu)完成，流體凝膠就可以很容易地被沖走，而不會對組織造成任何損害。

  該大學(xué)購買了一臺最先進(jìn)的生物3D打印機(jī)，以幫助進(jìn)一步開展這項(xiàng)研究，現(xiàn)在它可以繼續(xù)大量不同的應(yīng)用。該小組對暫停制造技術(shù)進(jìn)行了成功的概念驗(yàn)證，這一概念發(fā)表在“高級材料”雜志上，題為“生物結(jié)構(gòu)的懸浮制造”的文章中。本文詳細(xì)描述了可用于生產(chǎn)軟骨栓塞的組織支架的創(chuàng)建，以修復(fù)軟骨缺損。

  該團(tuán)隊(duì)正在嘗試將該方法整合到更先進(jìn)的組織工程研究中。他們目前正在研究使用各種不同的聚合物材料，以生產(chǎn)能夠在相對較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行臨床試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。

  一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域是利用干細(xì)胞，以擴(kuò)大其方法的應(yīng)用范圍。根據(jù)它們周圍環(huán)境的刺激，干細(xì)胞的發(fā)育是不同的，因此它們可以成為骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肌細(xì)胞或任何其他類型的細(xì)胞，具體取決于它們的環(huán)境。將干細(xì)胞與團(tuán)隊(duì)的流體凝膠懸液方法結(jié)合使用，可以開發(fā)出一種基本方法來打印分級的不同類型的生物材料，從非常軟到非常硬的結(jié)構(gòu)。

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