研究人員使用透明質(zhì)酸開(kāi)發(fā)生物支架的3D打印墨水

2020年2月18日，南極熊從外媒獲悉，美國(guó)羅格斯大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師開(kāi)發(fā)出一種用于3D打印的生物墨水，該墨水能夠構(gòu)建支撐人體組織的支架。重要的是，可以根據(jù)所用墨水的混合物來(lái)控制支架的剛度，從而可以將其應(yīng)用于不同類(lèi)型的組織以進(jìn)行修復(fù)或更換。

該項(xiàng)研究?jī)?nèi)容發(fā)表在《Biointerphases》雜志上，詳細(xì)介紹了玻尿酸和聚乙二醇的改性形式以形成適合用作支架的強(qiáng)力凝膠。

資深作者David I. Shreiber解釋說(shuō)：“我們希望混合物具有合適的特性，該特性適合特定的細(xì)胞將支架擴(kuò)增，分化和重塑成合適的組織，我們著眼于凝膠和支架結(jié)合部位的堅(jiān)固性，使細(xì)胞可以附著在其上�！�

基于透明質(zhì)酸的生物墨水的3D打印系統(tǒng)。圖片來(lái)自 Rutgers University/Madison Godesky

什么是透明質(zhì)酸？

透明質(zhì)酸是位于人體許多組織內(nèi)的天然分子。在皮膚，結(jié)締組織和眼睛中發(fā)現(xiàn)大量的透明質(zhì)酸。皮膚自然產(chǎn)生該物質(zhì)以維持其水分含量，使其成為護(hù)膚產(chǎn)品中的常見(jiàn)成分。加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員也利用這種物質(zhì)為3D打印藥丸創(chuàng)建了可行的生物墨水。

透明質(zhì)酸的特性使其非常適合制作定制的支架，但是，它缺乏用作支撐結(jié)構(gòu)的耐用性。研究人員團(tuán)隊(duì)通過(guò)將玻尿酸與聚乙二醇（一種聚醚化合物）結(jié)合來(lái)修飾玻尿酸，具有從工業(yè)制造到醫(yī)學(xué)的多種應(yīng)用。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合的物質(zhì)有助于形成增強(qiáng)的凝膠，適合作為支架來(lái)支持組織生長(zhǎng)。

Shreiber與研究的主要作者M(jìn)adison D. Godesky一起，構(gòu)想了該研究中的3D打印機(jī)，它將透明質(zhì)酸和聚乙二醇混合物作為系統(tǒng)內(nèi)的墨盒。 3D打印機(jī)將使用此墨盒打印凝膠支架或支撐結(jié)構(gòu)，以幫助人體組織生長(zhǎng)。

支持3D打印中的組織生長(zhǎng)

在再生，精確和個(gè)性化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，生物工程組織的主題已獲得廣泛關(guān)注。3D生物打印技術(shù)的出現(xiàn)支持了該主題的最新進(jìn)展，以產(chǎn)生支架或用于組織生長(zhǎng)的臨時(shí)結(jié)構(gòu)。

3D打印機(jī)上的打印機(jī)頭從針頭逐層沉積功能化聚合物墨水。圖片來(lái)自Lehigh University。

例如，賓夕法尼亞州利哈伊大學(xué)的研究人員最近提出了一個(gè)新的3D打印平臺(tái)，該平臺(tái)能夠使用空間功能化的支架來(lái)再生多個(gè)組織。此外，來(lái)自烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（UMC）和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一種體積3D生物打印工藝，該工藝受可見(jiàn)光投影的啟發(fā)，可形成自由形式的組織結(jié)構(gòu)。

隨著3D打印在再生醫(yī)學(xué)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用，3D打印機(jī)制造商 3D Systems選擇與以色列生物打印材料開(kāi)發(fā)商CollPlant合作，為第三方合作者創(chuàng)建組織和支架生物打印解決方案。通過(guò)合作，兩家公司旨在結(jié)合各自的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以加快生物醫(yī)學(xué)行業(yè)的突破。

研究論文“Hyaluronic acid-based hydrogels with independently tunable mechanical and bioactive signaling features”發(fā)表在《Biointerphases》上，由Madison D. Godesky和David I. Shreiber撰寫(xiě)。

論文鏈接：https://avs.scitation.org/doi/ab ... 493?journalCode=bip

編譯自：3dprintingindustry