近日，英國斯旺西（Swansea）大學的科學家們開發出一種革命性的可生物降解組織支架。這種新的生物材料被稱為Celleron，它是由一種液體生物聚合物和一種纖維衍生物構成的。這個研究項目是由斯旺西大學工程學院的Dan Thomas博士領導的，目前研究團隊能夠使用Celleron材料3D打印復雜組織的底層結構。
“為了設計一種解決方案，我們想出了可3D打印的Celleron，它的成分十分復雜，其中包括：PLLA / PLGA、磷脂、布洛芬（ibuprofen）、石墨烯、膠原蛋白、抗生素和瓊脂糖。我們設計的這種可做基質的聚合物能夠對周圍的細胞提供高分辨率支持。一旦打印完成，這種結構可以供獨立的細胞粘附、以及支持細胞之間的通訊、分化等。”Thomas博士說。
在3D打印后，當加入生物活化劑后Celleron就會發酵，并在其上面產生很多微孔。這就大大增加了其表面積和機械強度，并且為細胞的遷移提供了深入結構的路徑。這個時候蛋白生長因子就會浸透這個多孔的支架并把它變成具有生物吸引力的復合材料。
使用3D生物打印的人耳原型，在它被轉移到一個生物反應器之前，右邊是產生多孔結構的復雜打印路徑。
這種自上而下的3D打印工藝可以制造出準確的結構，所以可以在許多應用中使用。今年早些時候，斯旺西研究團隊就用Celleron材料3D打印出一個孩子耳朵的復雜幾何形狀。
“由于其在技術上的挑戰性，耳朵成為構建人體組織早期的對象之一。”Thomas博士解釋說。 “我們可以用軟骨細胞、結合營養物和其它關鍵的生長要素制造出一種有效的軟骨基復合材料。這些實驗表明，當Celleron被放置到一個保留生物功能的干細胞培養支架上時，細胞能夠迅速增殖，隨后，這種Celleron聚合物復合材料就變成了一種組織。”
斯旺西研究團隊首先改裝了 3Dynamic Alpha 3D生物打印機，這是一款目前世界各地許多研究人員都用來沉積生物材料支持結構的主力3D生物打印機。
該研究團隊還計劃利用類似的生物打印工藝過程開發牙齒種植體，然后希望通過3D打印技術開發出耐用的生物心臟瓣膜組織結構。據天工社了解，為了展示Celleron作為3D打印材料的巨大潛力，斯旺西大學的研究人員還完整地3D打印了復雜的人體心臟內部結構（見下圖）。他們這么做的目的是希望能夠激發人們對于3D生物工程技術的想象力以及它作為一個未來可能實現的技術所具備的可能性。
使用Celleron材料3D打印的心臟支架，該支架被放入了斯旺西大學納米健康（NanoHealth）中心的3Dynamic Zeno組織反應器當中
目前斯旺西大學研究團隊的研究重點是使用生物反應技術使這些組織獲得生命力。例如，采自骨髓的成熟間充質干細胞正在被用于測試不同細胞類型是否可以用來制造出由多種細胞類型組成的復合組織。
“間充質干細胞的優點是，它們可以分化成各種組織、提供營養支持，并且也可以調節免疫反應。 我們正在探索能否將這些組織分化成為血管。為此，我們還需要用到內皮干細胞，這是在骨髓中發現的三種多能干細胞之一。”Thomas博士指出。
為了加速3D生物打印技術的發展，明年，斯旺西研究團隊計劃將這一生物聚合物的配方和3D生物打印技術與全世界的研究人員分享。
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