研究人员通过新型细胞加载生物蛋白更接近3D打印有机体

时间：2021-03-22 08:25 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

       中国3D打印网3月22日讯，瑞典隆德大学的研究人员开发了一种新型可3D打印生物墨水，可以使人体器官的3D打印距离现实更近一步。生物墨水由海藻和肺组织衍生的藻酸盐组合而成，可像人大小的气道一样进行生物相容性构建体3D打印。印刷后，构建体将支持移植材料中新的细胞和血管生长。
      虽然肺组织是最初研究的重点，但据报道生物墨水可以适应任何组织或器官类型。因此，由副教授和该研究的高级作者达西·瓦格纳（Darcy Wagner）领导的研究人员认为，他们的工作为3D打印功能性人体组织移植提供了一种有希望的新型生物墨水。
生物3D打印人体组织
         Wagner（音译：瓦格纳）和她的团队首先将海藻的藻酸盐与肺组织的细胞外基质结合起来，形成了生物墨水。然后将生物墨水中载有在人气道中发现的干细胞，并进行3D打印以形成模仿这些气道的复杂且机械稳定的组织构造。瓦格纳说：“我们从制造小管开始，从小做起，因为这是气道和肺血管中都存在的特征。通过将我们的新型生物墨水与从患者气道分离的干细胞一起使用，我们能够对具有多层细胞并随时间保持开放的小气道进行生物打印。”
        3D打印构造包括可灌输的管子和分支结构，这些结构和分支结构跨越了人体组织的解剖长度尺度，并且不需要外部支撑结构。生物墨水中细胞外基质的存在有助于增强人类祖细胞（干细胞的后代，进一步分化为特定的细胞类型）的存活，从而在生物印刷过程中实现组织特异性细胞的分化和植入物中血管的形成。移植部位。
        对于移植部位，研究小组使用了一种小鼠模型，该模型与器官移植患者的免疫抑制作用非常相似。免疫抑制是指您的免疫系统无法正常运行的状态，这可能是由诸如此类的医疗程序引起的。根据Wagner的说法，由开发的生物墨水形成的3D打印构造物可抑制异物反应，具有促血管生成作用并支持血管形成。这是由于生物墨水能够在打印过程中和打印过程之后保持其生物活性的结果。“这些下一代生物墨水还支持将气道干细胞成熟为成人气道中发现的多种细胞类型，这意味着需要打印的细胞类型更少，从而简化了打印由多种细胞类型组成的组织所需的喷嘴数量。”她解释。

rECM水凝胶的生物相容性和血管生成潜力。图片来自隆德大学。
高分辨率生物3D打印
为了让Wagner和她的团队继续前进和改进他们新开发的生物墨水，需要进一步提高3D生物打印的分辨率。更高分辨率的打印将使研究人员能够3D打印更多的远端肺组织和肺泡，这对于气体交换至关重要，并使完全3D打印的肺部更加接近现实。
她说：“我们希望，可用的3D打印机的技术进一步改进，以及生物墨水的进一步发展，将能够实现更高分辨率的生物打印，以便工程化将来可用于移植的更大的组织，我们还有很长的路要走。”该研究的第一作者Martina De Santis补充说：“这种新型生物墨水的开发是向前迈出的重要一步，但重要的是随着时间的推移进一步验证小型气道的功能，并探索这种方法在大型飞机上的可行性。动物模型。”

人类来源的rECM水凝胶作为呼吸道的生物墨水。图片来自隆德大学。

生物3D打印的进展

       尽管充满细胞的生物打印结构在人体组织和器官移植中具有巨大潜力，但该技术仍处于实验阶段。合适的生物墨水的开发，有限的打印速度，打印分辨率以及对体系结构复杂性的限制，都是该技术被广泛采用的障碍。
   但是，在过去的一年中，出现了几项重要的进展，这些进展显示出有望推动生物打印及其应用的发展。布法罗大学的科学家最近开发了一种快速的新型3D生物打印方法，该方法可以使完全打印的人体器官更接近现实。据报道，该方法可使厘米大小的水凝胶的打印速度比传统3D打印技术快10到50倍，并且还可以生产嵌入式血管网络。
      同时，美国3D打印机OEM 3D Systems在实现“打印到灌注”生物打印平台的突破之后，宣布了扩大其再生医学和生物打印活动的计划。该系统现在能够快速生产全尺寸的血管化肺支架，并将在公司的医疗保健业务中发挥关键作用。

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