日前,英國布里斯托大學(xué)(University of Bristol)的科學(xué)家們開發(fā)出了一種新型的生物墨水,據(jù)稱這種墨水最終可能3D打印出可作為手術(shù)植入物的復(fù)雜組織。
這種含有干細(xì)胞的生物墨水可以用來3D打印活組織,也就是我們常說的生物打印。
據(jù)了解,這種新型生物墨水包含兩種不同的聚合物成分:從海藻中提取的天然高分子材料和可用于醫(yī)療行業(yè)的損耗型合成聚合物,而且這兩種成分都能夠發(fā)揮作用。其中合成聚合物可以在溫度升高時將生物墨水從液體轉(zhuǎn)化成固體,而海藻中的提取物則在引入細(xì)胞營養(yǎng)時為其提供結(jié)構(gòu)支持。
來自該校細(xì)胞和分子學(xué)院的首席研究員Adam Perriman博士稱:“設(shè)計這種 新型生物墨水是極具挑戰(zhàn)性的。你需要一種材料可既能夠打印,其強(qiáng)度又足以在打印的組織被浸入營養(yǎng)液時保持其形狀,同時對細(xì)胞無害。我們成功地做到了這一點,但在我們找到最終的配方之前經(jīng)過了很多次的試錯。
“這種特殊的生物油墨配方可以作為一種液體從改裝的桌面型3D打印機(jī)上擠出,在37攝氏度時轉(zhuǎn)化為一種凝膠,就可以構(gòu)建復(fù)雜的活3D組織了。”
目前該團(tuán)隊已經(jīng)能夠?qū)⒏杉?xì)胞分化為軟骨細(xì)胞(即可以分泌骨基質(zhì)的細(xì)胞)和成骨細(xì)胞(可以分泌軟骨基質(zhì)并嵌入其中的細(xì)胞),從而可以在5周內(nèi)開發(fā)出3D打印組織結(jié)構(gòu),包括一個全尺寸的氣管軟骨環(huán)。
Perriman博士說:”對我們來說最驚訝的是,當(dāng)引入細(xì)胞營養(yǎng)素時,這種合成聚合物會被完全從3D結(jié)構(gòu)中排出,只剩下干細(xì)胞和天然海藻聚合物。這就反過來在結(jié)構(gòu)上創(chuàng)建出了很多微小孔隙,從而更有效地將養(yǎng)分送給干細(xì)胞。“
據(jù)了解,該研究團(tuán)隊的這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)登上了《Advanced Healthcare Materials》的封面,該論文的題目是《使用一種模板化孔隙的生物墨水的3D生物打印(3D Bioprinting Using a Templated Porous Bioink)》。
人們普遍認(rèn)為,這一成果最終可能導(dǎo)致使用患者自己的干細(xì)胞為手術(shù)3D打印骨骼或軟骨植入物的實現(xiàn),這種骨科植入物可以用在膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)手術(shù)中。