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(shí)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(xì)胞，可實(shí)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(shí)，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(xì)胞營(yíng)養(yǎng)時(shí)為其提供結(jié)構(gòu)支持。
來(lái)自布里斯托大學(xué)細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)院的首席研究員Adam Perriman博士說(shuō)：“設(shè)計(jì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，能夠保持其形狀，并且對(duì)細(xì)胞不造成任何傷害。我們成功做到了這一點(diǎn)，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(tái)式激光3D打印機(jī)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(tuán)隊(duì)還能將干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞。骨細(xì)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(xì)胞的幫助下，可在5周內(nèi)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的改變，包括形成一個(gè)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(shuō)：“讓我們感到驚訝的是，當(dāng)加入細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，合成聚合物會(huì)完全從激光3D打印結(jié)構(gòu)中退出，只留下干細(xì)胞和天然海藻聚合物。這反過(guò)來(lái)又創(chuàng)造了微觀(guān)孔隙的結(jié)構(gòu)，從而為干細(xì)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(jìn)醫(yī)療保健材料的推動(dòng)下，采用患者自身的干細(xì)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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