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  近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所人體組織與器官退行性研究中心阮長順副研究員、潘浩波研究員與呂維加教授研究團(tuán)隊(duì)在三維生物打印制造人工類組織領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過生物打印優(yōu)化設(shè)計(jì)及誘導(dǎo)型生物墨水的研發(fā)，成功構(gòu)筑精確排布成骨細(xì)胞的“活”人工骨組織。所制造的“活”人工骨，不僅維持細(xì)胞短時(shí)間的高存活率（24小時(shí)內(nèi)大于95%），還能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞長時(shí)間的體內(nèi)外功能化，促進(jìn)新骨再生。此項(xiàng)研究成果以題為“3D-Bioprinted Osteoblast-Laden Nanocomposite Hydrogel Constructs with Induced Microenvironments Promote Cell Viability, Differentiation, and Osteogenesis both In Vitro and In Vivo”（具有高細(xì)胞存活率以及促進(jìn)成骨分化和新生骨組織生長的三維骨細(xì)胞打印系統(tǒng)及其在骨修復(fù)中的研究）發(fā)表在權(quán)威刊物Advanced Science （《先進(jìn)科學(xué)》，DOI：10.1002/advs.201700550，影響因子9.034）上。 

  將成體細(xì)胞或干細(xì)胞與生物材料復(fù)合作為生物打印墨水，制造具有功能的人工組織與器官是組織修復(fù)再生的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。然而，如何維持通過三維打印后活體細(xì)胞的短期活性，并實(shí)現(xiàn)三維打印人工類組織在體內(nèi)外的長期功能化，是限制三維生物制造研究應(yīng)用的瓶頸之一。阮長順副研究員課題組一直從事三維生物打印及生物材料墨水的相關(guān)研究，先后探索過生物材料降解性能調(diào)控細(xì)胞行為（Scientific Reports, 2017(7): 6794）和三維打印構(gòu)建高強(qiáng)度納米復(fù)合水凝膠的人工骨組織研究（與天津大學(xué)劉文廣教授合作, ACS Biomater. Sci. Eng, 2017(3): 1109?1118）。 

  本研究中，團(tuán)隊(duì)成功搭建了一種多通道、常溫成型的三維生物制備系統(tǒng) （Bioscaffolder 3.1, GeSiM）。基于該平臺，通過材料優(yōu)化構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)以活性的高強(qiáng)度水凝膠/納米硅鎂鹽復(fù)合生物墨水構(gòu)建穩(wěn)固的骨修復(fù)支架支撐體系（第一通道）和以生物相容性優(yōu)異的透明質(zhì)酸包裹均勻分散的成骨細(xì)胞為維持細(xì)胞存活體系（第二通道）。兩通道交替打印，實(shí)現(xiàn)含細(xì)胞的“活”人工骨組織。前期，透明質(zhì)酸提供細(xì)胞保護(hù)，維持高細(xì)胞存活率和精確排布。后期支撐體系控釋骨修復(fù)活性離子（鎂，硅離子等），促進(jìn)細(xì)胞分化和功能化。進(jìn)一步體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該“活”類骨組織，不僅具有在骨缺損部位優(yōu)異修復(fù)能力，還能實(shí)現(xiàn)異位新骨生成。因此，該研究將推動(dòng)三維生物制造技術(shù)在組織修復(fù)再生中的應(yīng)用。 

三維生物打印構(gòu)建“活”人工骨組織示意圖

  該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)、國家自然基金、國家863計(jì)劃廣東省青年拔尖人才及深圳市科創(chuàng)委等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700550/full