一種無需組織工程支架實現(xiàn)軟骨再生的3D打印技術(shù)

       關(guān)于人造組織與器官的3D打印，科學(xué)家們在實驗室中取得了不同程度的進(jìn)展，例如完成軟骨組織的再生以等等。但在這些組織制造中是離不開支架的，支架為人工器官或組織提供基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，支架最終將降解并消失。

       但支架的降解中仍存在著一些難題，比如說如何使支架降解與器官的成熟時間相匹配，有時降解所產(chǎn)生的副產(chǎn)物是具有毒性的，支架可能會干擾到細(xì)胞與細(xì)胞之間的連接，從而影響到組織的形成。

在水凝膠支撐介質(zhì)中進(jìn)行細(xì)胞3D打印

 或?qū)⒋蜷_復(fù)雜器官制造的大門

     伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校一個有生物工程學(xué)研究人員和骨科教授組成的研究小組，開發(fā)了一種新的組織、器官3D打印方法，這一方法中無需用到支架。他們的研究論文發(fā)表在Materials Horizons期刊中。研究團(tuán)隊以一種微米級的藻酸鹽水凝膠材料為細(xì)胞的支撐介質(zhì)，通過3D打印機將細(xì)胞沉積到水凝膠材料中。這種水凝膠材料對噴嘴移動或細(xì)胞噴射所產(chǎn)生的阻力很小，但能夠在打印過程中支撐細(xì)胞，將它們保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，并使用保持原有的形狀?/span>

     當(dāng)完成細(xì)胞的沉積之后，打印對象將被進(jìn)行UV曝光，這一過程將使打印的細(xì)胞彼此連接，隨后在穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行生長。細(xì)胞生長中所需的培養(yǎng)基可以根據(jù)需要進(jìn)行更換，使細(xì)胞獲得新營養(yǎng)并處理掉廢物。水凝膠材料最后可以通過攪拌方式或控制降解的方式去除，留下完整的3D打印組織。

在實驗中，研究團(tuán)隊通過這一3D打印技術(shù)和干細(xì)胞制造除了軟骨和股骨組織。研究團(tuán)隊表示，這是第一次在沒有任何組織工程支架的情況下完成這些3D打印組織的制造，這些組織可以穩(wěn)定一天至數(shù)周時間。

這一技術(shù)在制造更大的功能組織、藥物篩選模型等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

 Review

     在組織、器官再生領(lǐng)域用到的3D打印技術(shù)中，打印材料是含有細(xì)胞的生物墨水，這種柔軟的材料很難在打印過程中保持其形狀，因此建造空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器官將會面臨很大困難。伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校研究團(tuán)隊所使用的將細(xì)胞沉積至固體水凝膠材料中的方法或?qū)⒋蜷_人工制造復(fù)雜組織、器官的大門。

佛羅里達(dá)大學(xué)研究團(tuán)隊所使用的3D打印技術(shù)

  在此之前還有一個來自佛羅里達(dá)大學(xué)的研究團(tuán)隊也進(jìn)行了類似的研究。他們使用的具體方法是將打印材料直接沉積到由微型有機凝膠制成的軟固體結(jié)構(gòu)中，使印刷中的軟結(jié)構(gòu)保持在適當(dāng)位置。

     當(dāng)時，研究團(tuán)隊只是使用這一技術(shù)3D打印了硅膠結(jié)構(gòu)，并沒有確定該技術(shù)是否可以打印軟骨、氣管等生物體組織。近期，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校在3D打印軟骨組織方面取得了進(jìn)展，也進(jìn)一步明確了這種3D打印方法在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

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