全面的陶瓷细胞悬浮液生物打印,用活细胞打印 “骨骼”


据美国《每日科学》网站最新消息,澳大利亚新南威尔士大学的科学家开发出一种以陶瓷为基础的 “墨水”,可以让外科医生3D打印出带有活细胞的骨骼 (用于修复受损的骨组织)。相关研究发表在学术期刊《先进功能材料》上。

研究人员使用一种由磷酸钙制成的特殊墨水,结合3D打印机,开发了一种称为 “总陶瓷细胞悬浮生物打印” (COBICS) 的新技术,能够打印出将其放入水中后几分钟内硬化的骨骼结构。

UNSW化学学院的Iman Rouhani博士说: “这种墨水的成分可以在水性环境中进行纳米化,使用固化机制将无机墨水转化为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体。它形成了类似于骨骼结构的化学结构,当墨水与含有活细胞的胶原蛋白物质结合时,就可以形成类似骨骼的组织。”油墨制剂及其在活生物体中的转化是快速且无毒的,并且仅在生物环境 (例如体液) 中,为外科医生提供足够的工作时间。

与Rouhani博士共同开发了这项突破性技术的副教授Christopher Killian说: “这项技术最酷的事情是,我们可以将墨水直接挤压到细胞中,例如患者骨骼上的孔,包含细胞,血管和脂肪的骨骼中,并打印出该区域已经包含活细胞的类骨质结构。

“这是一项独特的技术。”鲁哈尼博士说: “虽然3D打印骨状结构的想法并不新鲜,但这是第一次可以在室温下制造这种材料-带有活细胞,没有刺激性的化学物质或辐射。

将活细胞变成3D打印结构的一部分是3D打印技术的一大进步。该技术非常适合骨缺损原位修复的临床应用,如创伤、癌症或较大的骨组织缺损,也可用于疾病建模、药物筛选等。有一天,3D打印机可能会成为手术室的永久固定装置。

接下来,研究人员将在动物模型上进行体内实验,以观察类骨质结构中的活细胞在植入骨组织后是否继续生长。

在微观尺度上实现精细的3D生物打印并不是什么新鲜事,但活细胞打印仍然是该领域的新挑战。例如,打印是否足够准确,时间窗口是否太短,材料对细胞是否足够友好等,都是要考虑的问题。在这项新研究中,用于打印骨骼的材料从未像以前那样进行过装配,并且该技术变得更加精致,无疑在活细胞打印方面迈出了重要的一步。

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