新型生物墨水可實(shí)現(xiàn)活體3D打印
2016-07-13 來源:中國聚合物網(wǎng)
近日,布里斯托大學(xué)的科學(xué)家們研發(fā)出一種可實(shí)現(xiàn)用于外科移植手術(shù)的人體復(fù)雜組織的3D打印的新型生物墨水。該款新型生物墨水包含干細(xì)胞,可實(shí)現(xiàn)使活體組織的3D打印,即“生物打印”。
由天然和合成聚合物構(gòu)成
這款新型生物墨水包含兩種不同的聚合物成分:一種是從海藻中提取的天然高分子材料,另外一種和可用于醫(yī)療行業(yè)的損耗型合成聚合物,這兩種成分都能夠發(fā)揮作用。
當(dāng)溫度升高時,合成聚合物可使生物墨水從液體轉(zhuǎn)變成固體,而海藻中的提取物則在引入細(xì)胞營養(yǎng)時為其提供結(jié)構(gòu)支持。
來自布里斯托大學(xué)細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)院的首席研究員Adam Perriman博士說:“設(shè)計這款生物墨水挑戰(zhàn)重重,我們需要一種可打印的材料,當(dāng)它浸泡在營養(yǎng)物質(zhì)中,能夠保持其形狀,并且對細(xì)胞不造成任何傷害。我們成功做到了這一點(diǎn),但是在找到最終的配方之前,也是經(jīng)歷了不少挫折”。
“特殊生物墨水配方是從改裝的臺式3D打印機(jī)中擠壓而成,它可在37℃的溫度下,從液體轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀,這樣便可構(gòu)建復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)!
該科研團(tuán)隊還能將干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞。骨細(xì)胞能產(chǎn)生新的基質(zhì),改變晶體液,使骨組織鈣、磷沉積和釋放處于穩(wěn)定狀態(tài),以維持血鈣平衡。3D打印的活體組織在骨細(xì)胞的幫助下,可在5周內(nèi)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的改變,包括形成一個全尺寸的氣管軟骨環(huán)。
合成聚合物完全從3D打印結(jié)構(gòu)中退出
博士說:“讓我們感到驚訝的是,當(dāng)加入細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)時,合成聚合物會完全從3D打印結(jié)構(gòu)中退出,只留下干細(xì)胞和天然海藻聚合物。這反過來又創(chuàng)造了微觀孔隙的結(jié)構(gòu),從而為干細(xì)胞提供了有效的養(yǎng)分輸入渠道。
該科研小組的研究結(jié)果表明,在先進(jìn)醫(yī)療保健材料的推動下,采用患者自身的干細(xì)胞可3D打印用于骨外科收入或者軟骨植入手術(shù)所需要的復(fù)雜活體組織,最終還能用于膝蓋和髖關(guān)節(jié)手術(shù)。

由天然和合成聚合物構(gòu)成
這款新型生物墨水包含兩種不同的聚合物成分:一種是從海藻中提取的天然高分子材料,另外一種和可用于醫(yī)療行業(yè)的損耗型合成聚合物,這兩種成分都能夠發(fā)揮作用。
當(dāng)溫度升高時,合成聚合物可使生物墨水從液體轉(zhuǎn)變成固體,而海藻中的提取物則在引入細(xì)胞營養(yǎng)時為其提供結(jié)構(gòu)支持。
來自布里斯托大學(xué)細(xì)胞和分子醫(yī)學(xué)院的首席研究員Adam Perriman博士說:“設(shè)計這款生物墨水挑戰(zhàn)重重,我們需要一種可打印的材料,當(dāng)它浸泡在營養(yǎng)物質(zhì)中,能夠保持其形狀,并且對細(xì)胞不造成任何傷害。我們成功做到了這一點(diǎn),但是在找到最終的配方之前,也是經(jīng)歷了不少挫折”。
“特殊生物墨水配方是從改裝的臺式3D打印機(jī)中擠壓而成,它可在37℃的溫度下,從液體轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀,這樣便可構(gòu)建復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)!
該科研團(tuán)隊還能將干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞。骨細(xì)胞能產(chǎn)生新的基質(zhì),改變晶體液,使骨組織鈣、磷沉積和釋放處于穩(wěn)定狀態(tài),以維持血鈣平衡。3D打印的活體組織在骨細(xì)胞的幫助下,可在5周內(nèi)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的改變,包括形成一個全尺寸的氣管軟骨環(huán)。
合成聚合物完全從3D打印結(jié)構(gòu)中退出
博士說:“讓我們感到驚訝的是,當(dāng)加入細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)時,合成聚合物會完全從3D打印結(jié)構(gòu)中退出,只留下干細(xì)胞和天然海藻聚合物。這反過來又創(chuàng)造了微觀孔隙的結(jié)構(gòu),從而為干細(xì)胞提供了有效的養(yǎng)分輸入渠道。
該科研小組的研究結(jié)果表明,在先進(jìn)醫(yī)療保健材料的推動下,采用患者自身的干細(xì)胞可3D打印用于骨外科收入或者軟骨植入手術(shù)所需要的復(fù)雜活體組織,最終還能用于膝蓋和髖關(guān)節(jié)手術(shù)。
版權(quán)與免責(zé)聲明:本網(wǎng)頁的內(nèi)容由中國聚合物網(wǎng)收集互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性,也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán),請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱:info@polymer.cn。未經(jīng)本網(wǎng)同意不得全文轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
(責(zé)任編輯:xu)
相關(guān)新聞
- 深圳大學(xué)微流控與軟物質(zhì)課題組 AFM:多材料DLP生物打印構(gòu)建具有可灌注網(wǎng)絡(luò)的多組分異質(zhì)水凝膠 2024-04-17
- 廣東醫(yī)大趙名艷、暨大劉明賢 Compos. Sci. Technol.:3D打印構(gòu)建海藻酸鈉/埃洛石復(fù)合陶瓷支架用于骨再生 2024-03-11
- 哈佛醫(yī)學(xué)院Y. Shrike Zhang教授課題組 Adv. Mater.: 脫細(xì)胞基質(zhì)生物墨水的快速體積生物打印 2024-01-25
- 超分子化學(xué)賦能綠色材料新未來:武漢大學(xué)陳朝吉團(tuán)隊在《Nat. Rev. Mater.》發(fā)表纖維素綜述 2025-06-10
- 浙大王征科課題組《Adv. Sci.》綜述:生物材料在角膜再生中的應(yīng)用 2025-01-02
- 國科大楊晗課題組誠聘博士后、副研究員 - 化學(xué)、高分子、功能材料、納米材料等 2024-09-24
- 長春應(yīng)化所陳學(xué)思院士、龐烜研究員/吉大白福全教授 JACS:氫鍵功能化咪唑類催化劑實(shí)現(xiàn)環(huán)氧化物和環(huán)狀酸酐開環(huán)共聚合成高分子量聚酯 2025-03-31