全方位陶瓷細胞懸浮液生物打印！新型墨水3D打印出帶活細胞的“骨骼”

來源：科技日報時間：2021-01-28 09:06:01

據美國《每日科學》網站最新消息，澳大利亞新南威爾士大學的科學家開發出一種陶瓷基“墨水”，可讓外科醫生3D打印出帶有活細胞(用于修復受損的骨組織)的骨骼。相關研究發表在近日的學術期刊《高級功能材料》上。

研究人員用一種由磷酸鈣制成的特殊墨水，結合3D打印機，開發了一種名為“全方位陶瓷細胞懸浮液生物打印”(COBICS)的新技術，能夠打印出骨骼結構，將這些結構放入水中幾分鐘就會變硬。

新南威爾士大學化學學院的伊曼·魯哈尼博士說：“這種墨水的成分可在水性環境實現納米結晶，利用凝固機制將無機墨水轉變為機械互鎖的骨磷灰石納米晶體。”它形成的化學結構類似于骨骼構造，當墨水與含有活細胞的膠原物質結合時，可以形成類似骨骼的組織。墨水配制及其在生物體內的轉化快速且無毒，并且僅在其處于生物環境，如體液中才會轉化，能夠為外科醫生提供充足的工作時間。

與魯哈尼博士共同開發這項突破性技術的副教授克里斯托弗·基利安說：“這項技術最酷的地方在于，我們可以直接把墨水擠壓到有細胞的地方，比如病人骨頭上的一個洞，使其直接進入含有細胞、血管和脂肪的骨頭里，并在該區域打印出已經含有活細胞的類骨結構。”

“這是一項獨特的技術。”魯哈尼博士說，“雖然3D打印仿骨結構的想法并不新鮮，但這是第一次可以在室溫下創造出這種材料——具有活細胞，而且沒有刺激性化學物質或輻射。”

報道稱，將活細胞變成3D打印結構的一部分，是3D打印技術的一大進步。這項技術很適合骨缺損原位修復的臨床應用，如創傷、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。未來有一天，3D打印機可能會成為手術室的永久性固定裝置。

接下來，研究人員將在動物模型上進行體內試驗，觀察類骨結構中的活細胞在植入骨組織后是否會繼續生長。

總編輯圈點

在微觀尺度上實現精細的3D生物打印，已經不是新鮮事，但活細胞打印依然是這一領域的新挑戰。譬如，打印夠不夠準確、時間窗口是否過短、材料對細胞夠不夠友好等，都是需要考慮的問題。在新研究中，打印骨骼的材料前所未有的貼合，技術也變得更為精細，無疑邁出了活細胞打印的重要一步。

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