3D打印丝绸制造用于再生医学研究的支架

时间：2020-09-19 09:02 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９月19日讯，丝绸不仅用于制作华丽的昂贵服装，而且这种具有生物相容性的天然蛋白质纤维比其外观要坚固得多。该蛋白质由75％的生物相容性丝蛋白制成，3D打印丝在医学领域有许多应用。卡内基梅隆大学（CMU）的Abbott实验室由生物医学工程教授Rosalyn Abbott负责，致力于再生医学和材料科学，研究3D微环境如何影响组织发育和疾病，并研究诸如脂肪组织工程策略和非组织侵入性组织评估…和丝绸生物材料。

蚕
CMU本科生Tahlia Altgold说：“丝绸是一种非常不可思议的生物医学材料，已经在缝合线等领域使用了很长时间。”Altgold是大学三年级的学生，主修材料科学和生物医学工程，并且是Abbott Lab的研究员，致力于开发一种新的3D打印技术，用于用丝绸对生物组织支架进行生物工程，她解释说这是“生物相容性非常好”。雅培教授和实验室中的其他研究人员专注于使用丝绸制造支架，该支架可以在细胞生长时为组织工程目的提供支持。据中国3D打印网了解，这不是我们第一次在实验室中看到3D打印的丝绸支架，但是Altgold和她的导师Claude King III（生物力学工程学的博士学位候选人）正在研究一种无需结合材料的方法与其他可能引起问题的设备。这将是再生医学领域的一大福音，这是Altgold在实验室中的重点。
“我们正在尝试找到正确的预处理方法，以将溶液推入3D打印机中的喷嘴，以使其在打印后保持其形状。将这种方法与Abbott在生物材料方面的专业知识相结合。” Altgold解释说，“引用了大学Feinberg Group完成的工作，得到了凝胶形式的3D可打印材料。

将蚕茧煮沸并加工后，将其制成丝绸支架的放大图像。
在将丝绸用作再生组织的细胞支架之前，必须先加工原材料，Abbott教授解释说，在细胞水平上使用丝绸并不是最简单的方法，因为必须迫使蛋白质保留最终的3D分子。印刷形状，例如耳鼓。由Abbott Lab的一些研究人员撰写的另一篇研究论文的摘要指出：“尽管已经广泛探索了丝绸的本体特性，但对微观特征的关注却变得越来越重要，因为这种规模的修饰在很大程度上影响了生物材料的再生特性，应该仔细考虑由丝的来源，提取和加工引起的结构变化，因为它们会影响丝素蛋白的生物相容性和降解性。”

蚕被用于雅培实验室的许多研究项目中，为了使它们做好这项重要工作，Altgold将蚕茧切碎，然后在碳酸氢钠溶液中煮沸，分离出3D打印支架所需的特定蛋白质。新组织。“对于可持续的（长期）培养，3-D丝蛋白支架具有生物相容性，多孔的转运特性，强大而可调节的机械性能，由于蛋白水解缓慢的生物降解作用，可在较长的时间内保留大小和开放的多孔结构，避免了特定的细胞信号传导，并且不需要化学交联。蚕丝降解可延长数月至数年，而不会过早破坏结构（这会导致坏死），以支持在向天然组织缓慢重塑期间的细胞相互作用。丝绸也可以制成不同的材料形式，例如水凝胶，管子，海绵，复合材料，纤维，微球和薄膜，从而为各种不同的应用提供通用的平台和界面。对于可持续的组织工程应用，已经使用了多种形式，包括已培养长达8周的丝离聚物水凝胶和已培养长达6个月的多孔丝支架。”雅培实验室研究人员在另一篇研究论文中在3D打印丝绸上写道。

据中国3D打印网了解，由于了COVID-19，雅培实验室短暂关闭了一段时间，现在Altgold继续进行她的研究，准备了该团队的最新文章以供出版。但是现在实验室又重新开放了，并且作为CMU分阶段重新开放的一部分进行了修改，她可以亲自进行3D打印丝质脚手架的现场工作。“目前的工作是证明我们的概念并完善我们正在研究的方法。雅培博士的实验室完全完成了我要从事的工作。我对组织工程学以及通过材料科学的视角使用不同的细胞非常感兴趣。

丝绸的机械性能，降解率和材料格式的高度可调范围是由于微观层面的细微变化引起的。
（资料来源：卡内基梅隆大学）

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