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新型墨水3D打印出帶活細(xì)胞的“骨骼”

2021年01月28日09:26 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

  科技日?qǐng)?bào)北京1月27日電 (實(shí)習(xí)記者張佳欣)據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站最新消息,澳大利亞新南威爾士大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種陶瓷基“墨水”,可讓外科醫(yī)生3D打印出帶有活細(xì)胞(用于修復(fù)受損的骨組織)的骨骼。相關(guān)研究發(fā)表在近日的學(xué)術(shù)期刊《高級(jí)功能材料》上。

  研究人員用一種由磷酸鈣制成的特殊墨水,結(jié)合3D打印機(jī),開(kāi)發(fā)了一種名為“全方位陶瓷細(xì)胞懸浮液生物打印”(COBICS)的新技術(shù),能夠打印出骨骼結(jié)構(gòu),將這些結(jié)構(gòu)放入水中幾分鐘就會(huì)變硬。

  新南威爾士大學(xué)化學(xué)學(xué)院的伊曼·魯哈尼博士說(shuō):“這種墨水的成分可在水性環(huán)境實(shí)現(xiàn)納米結(jié)晶,利用凝固機(jī)制將無(wú)機(jī)墨水轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械互鎖的骨磷灰石納米晶體!彼纬傻幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)類似于骨骼構(gòu)造,當(dāng)墨水與含有活細(xì)胞的膠原物質(zhì)結(jié)合時(shí),可以形成類似骨骼的組織。墨水配制及其在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化快速且無(wú)毒,并且僅在其處于生物環(huán)境,如體液中才會(huì)轉(zhuǎn)化,能夠?yàn)橥饪漆t(yī)生提供充足的工作時(shí)間。

  與魯哈尼博士共同開(kāi)發(fā)這項(xiàng)突破性技術(shù)的副教授克里斯托弗·基利安說(shuō):“這項(xiàng)技術(shù)最酷的地方在于,我們可以直接把墨水?dāng)D壓到有細(xì)胞的地方,比如病人骨頭上的一個(gè)洞,使其直接進(jìn)入含有細(xì)胞、血管和脂肪的骨頭里,并在該區(qū)域打印出已經(jīng)含有活細(xì)胞的類骨結(jié)構(gòu)!

  “這是一項(xiàng)獨(dú)特的技術(shù)!濒敼岵┦空f(shuō),“雖然3D打印仿骨結(jié)構(gòu)的想法并不新鮮,但這是第一次可以在室溫下創(chuàng)造出這種材料——具有活細(xì)胞,而且沒(méi)有刺激性化學(xué)物質(zhì)或輻射。”

  報(bào)道稱,將活細(xì)胞變成3D打印結(jié)構(gòu)的一部分,是3D打印技術(shù)的一大進(jìn)步。這項(xiàng)技術(shù)很適合骨缺損原位修復(fù)的臨床應(yīng)用,如創(chuàng)傷、癌癥或大塊骨組織缺損,還可用于疾病建模、藥物篩選等,非常便捷。未來(lái)有一天,3D打印機(jī)可能會(huì)成為手術(shù)室的永久性固定裝置。

  接下來(lái),研究人員將在動(dòng)物模型上進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn),觀察類骨結(jié)構(gòu)中的活細(xì)胞在植入骨組織后是否會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)。

  總編輯圈點(diǎn)

  在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)精細(xì)的3D生物打印,已經(jīng)不是新鮮事,但活細(xì)胞打印依然是這一領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)。譬如,打印夠不夠準(zhǔn)確、時(shí)間窗口是否過(guò)短、材料對(duì)細(xì)胞夠不夠友好等,都是需要考慮的問(wèn)題。在新研究中,打印骨骼的材料前所未有的貼合,技術(shù)也變得更為精細(xì),無(wú)疑邁出了活細(xì)胞打印的重要一步。

(責(zé)編:許心怡、許曉華)


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