近日，布里斯托大學(xué)(Universityof Bristol)的科學(xué)家們研發(fā)出一種新型生物墨水，可實現(xiàn)用于外科移植手術(shù)的人體復(fù)雜組織的激光3D打印。
這款新型生物墨水包含干細胞，可實現(xiàn)使活體組織的激光3D打印，即“生物打印”(bio-printing)。
由天然和合成聚合物構(gòu)成
這款新型生物墨水包含兩種不同的聚合物成分：一種是從海藻中提取的天然高分子材料，另外一種和可用于醫(yī)療行業(yè)的損耗型合成聚合物，這兩種成分都能夠發(fā)揮作用。
當(dāng)溫度升高時，合成聚合物可使生物墨水從液體轉(zhuǎn)變成固體，而海藻中的提取物則在引入細胞營養(yǎng)時為其提供結(jié)構(gòu)支持。
來自布里斯托大學(xué)細胞和分子醫(yī)學(xué)院的首席研究員Adam Perriman博士說：“設(shè)計這款生物墨水挑戰(zhàn)重重，我們需要一種可打印的材料，當(dāng)它浸泡在營養(yǎng)物質(zhì)中，能夠保持其形狀，并且對細胞不造成任何傷害。我們成功做到了這一點，但是在找到最終的配方之前，也是經(jīng)歷了不少挫折”。
“特殊生物墨水配方是從改裝的臺式激光3D打印機中擠壓而成，它可在37℃的溫度下，從液體轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀，這樣便可構(gòu)建復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)。”
該科研團隊還能將干細胞分化成骨細胞。骨細胞能產(chǎn)生新的基質(zhì)，改變晶體液，使骨組織鈣、磷沉積和釋放處于穩(wěn)定狀態(tài)，以維持血鈣平衡。激光3D打印的活體組織在骨細胞的幫助下，可在5周內(nèi)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的改變，包括形成一個全尺寸的氣管軟骨環(huán)。
合成聚合物完全從激光3D打印結(jié)構(gòu)中退出
Adam Perriman博士說：“讓我們感到驚訝的是，當(dāng)加入細胞營養(yǎng)物質(zhì)時，合成聚合物會完全從激光3D打印結(jié)構(gòu)中退出，只留下干細胞和天然海藻聚合物。這反過來又創(chuàng)造了微觀孔隙的結(jié)構(gòu)，從而為干細胞提供了有效的養(yǎng)分輸入渠道。
該科研小組的研究結(jié)果表明，在先進醫(yī)療保健材料的推動下，采用患者自身的干細胞可激光3D打印用于骨外科收入或者軟骨植入手術(shù)所需要的復(fù)雜活體組織，最終還能用于膝蓋和髖關(guān)節(jié)手術(shù)。
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