近日，在《Nature Communications》雜志上發表了一篇論文，詳細介紹了如何利用生物相容性材料更為有效地修復人體組織，尤其是關節軟骨。
由于軟骨既要有一定的機械強度又有柔韌性，慕尼黑工業大學（TUM）的科學家們開發出了一種全新的3D打印方法——將超細纖維支架和水凝膠的結合起來。由此生物打印而成的三維結構無論是剛度和彈性都類似于人類自然生長的膝關節軟骨。研究人員認為，這種獨特的生物制造方法具有支持人類軟骨細胞生長和交聯的能力，并且可用于軟組織工程研究的其它領域，比如器官組織工程和乳房重建等。
為了創建出一個此種方法的樣本結構，研究人員們使用了一種相對較新的3D打印技術—— 熔體靜電紡絲寫入（melt electrospinning writing）。
所謂的熔體靜電紡絲（M-ESP），是一種使帶電荷的聚合物熔體在靜電場中形成射流來制備聚合物超細纖維的加工方法。據了解，在本項研究中，該方法有助于提供用于細胞生長的空間，同時還有助于細胞所需要的機械剛性。最終打印出的結構不盡能夠實現自然愈合，而且有助于促進新組織的生長。
“（熔體靜電紡絲寫入）可以讓我們更加緊密地模仿大自然的方式來打造關節軟骨。”該論文的主要作者之一Dietmar W. Hutmacher教授稱，“這意味著我們要使用非常細的纖維組成的網絡來加固軟凝膠—蛋白聚糖或者是在我們的實驗中使用的生物相容性水凝膠。”
Hutmacher和他的研究伙伴聲稱他們獲得了突破性的發現，這一成果具有廣泛的應用前景。該研究團隊的成員來自澳大利亞、德國、荷蘭和英國等國家。
“新的方法看起來不僅可以用于關節修復，同時也可以用于腫瘤切除術之后的乳房再造或者心臟組織工程。”Hutmacher說。“我們只需在肌下植入支架，經過纖維增強的水凝膠可以促進大量乳房組織、以及具有生物力學高負載特性的心臟瓣膜的再生。”
Hutmacher教授及其合作伙伴——來自TUM的Arndt Schilling教授、Jan-Thorsten Schantz博士、Elizabeth Balmayor博士，以及來自亞琛工業大學的Stefan Jockenhövel 教授和Petula Mela博士——宣稱，他們計劃把下一階段的研究重點轉向乳腺組織工程和心臟瓣膜組織工程。
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