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大阪研究员开创生物3D打印技术中生物墨水附着的新方法

导读: 目前,研究人员正在继续研究在生物打印过程的各个阶段仍然需要面对的一些技术问题。最近,大阪的一个研究团队在这个领域取得了一些进展,想出一个新的方式让生物墨滴粘在一起,那就是利用特殊的酶。

生物3D打印技术正以惊人的速度向前发展,我们看到全功能器官和其他复杂的组织从零开始建成,而将其移植到有需要的患者身上只是时间问题。目前,研究人员正在继续研究在生物打印过程的各个阶段仍然需要面对的一些技术问题。最近,大阪的一个研究团队在这个领域取得了一些进展,想出一个新的方式让生物墨滴粘在一起,那就是利用特殊的酶。

大阪研究员开创生物3D打印技术中生物墨水附着的新方法

生物3D打印技术的提高,使各种手术和再生医学大大受益。迄今为止已经证明的最有希望的生物打印方法是使用特殊的“生物墨水”,其被挤出以形成用于有机组织生长的支架。墨水中充满干细胞,其可被诱导以特定方式分化,形成特定类型的组织。然而,平衡墨水的自粘附性与其流速以及与特定细胞类型的兼容性仍然是一个挑战。

大阪大学的Shinji Sakai是论文标题为“通过过氧化物酶介导的交联实现滴落式多材料生物3D打印”的主要作者,并于最近发表在“大分子快速通讯”杂志上。据Sakai介绍:“打印任何一种组织结构都是一个复杂的过程,生物油墨必须具有足够低的粘度才能流过喷墨打印机,而且打印时还需要迅速形成高粘胶状的结构。该方法可以满足这些要求,同时避免海藻酸钠,事实上,我们使用的聚合物提供了用于特定目的的剪裁脚手架材料的优异潜力。”

大阪研究员开创生物3D打印技术中生物墨水附着的新方法

该团队的创新是使用一种特殊的酶,辣根过氧化物酶。这介导了水凝胶化过程,允许在氧化剂过氧化氢存在下,使添加的聚合物的苯基之间交联。该技术否定了海藻酸钠的需求,海藻酸钠是一种有时会导致墨水与某些细胞类型相容问题的物质。

过氧化氢的使用在过去是可以避免的,因为它可能损害细胞,但是通过这种方法,小组确保仔细地调整细胞和过氧化氢在分开的液滴中的传递,以便限制它们的接触并保持细胞存活。他们的努力非常成功,通过这种方式,超过90%的生物测试凝胶中的细胞被证明是可行的。许多复杂的测试结构也能够从不同类型的细胞中生长出来,这就为技术在更先进的过程中的实施提供了前进的方向。

大阪研究员开创生物3D打印技术中生物墨水附着的新方法

共同作者Makoto Nakamura说:“诱导多能干细胞技术的进步使我们有可能诱导干细胞以许多不同的方式分化。现在我们需要新的支架,所以我们可以打印和支持这些细胞,以实现功能组织的全面3D打印。我们的新方法是非常灵活的,应该能帮助所有的团队努力实现这个目标。”

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