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            一種無需組織工程支架實現軟骨再生的3D打印技術

            Date:2019-07-08 16:25:02

                   關于人造組織與器官的3D打印,科學家們在實驗室中取得了不同程度的進展,例如完成軟骨組織的再生以等等。但在這些組織制造中是離不開支架的,支架為人工器官或組織提供基礎結構,支架最終將降解并消失。

                   但支架的降解中仍存在著一些難題,比如說如何使支架降解與器官的成熟時間相匹配,有時降解所產生的副產物是具有毒性的,支架可能會干擾到細胞與細胞之間的連接,從而影響到組織的形成。

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            在水凝膠支撐介質中進行細胞3D打印

            block 或將打開復雜器官制造的大門

                 伊利諾伊大學芝加哥分校一個有生物工程學研究人員和骨科教授組成的研究小組,開發了一種新的組織、器官3D打印方法,這一方法中無需用到支架。他們的研究論文發表在Materials Horizons期刊中。研究團隊以一種微米級的藻酸鹽水凝膠材料為細胞的支撐介質,通過3D打印機將細胞沉積到水凝膠材料中。這種水凝膠材料對噴嘴移動或細胞噴射所產生的阻力很小,但能夠在打印過程中支撐細胞,將它們保持在適當的位置,并使用保持原有的形狀。

                 當完成細胞的沉積之后,打印對象將被進行UV曝光,這一過程將使打印的細胞彼此連接,隨后在穩定的結構內進行生長。細胞生長中所需的培養基可以根據需要進行更換,使細胞獲得新營養并處理掉廢物。水凝膠材料最后可以通過攪拌方式或控制降解的方式去除,留下完整的3D打印組織。

            在實驗中,研究團隊通過這一3D打印技術和干細胞制造除了軟骨和股骨組織。研究團隊表示,這是第一次在沒有任何組織工程支架的情況下完成這些3D打印組織的制造,這些組織可以穩定一天至數周時間。

            這一技術在制造更大的功能組織、藥物篩選模型等領域具有應用潛力。

            block Review

                 在組織、器官再生領域用到的3D打印技術中,打印材料是含有細胞的生物墨水,這種柔軟的材料很難在打印過程中保持其形狀,因此建造空間結構復雜的器官將會面臨很大困難。伊利諾伊大學芝加哥分校研究團隊所使用的將細胞沉積至固體水凝膠材料中的方法或將打開人工制造復雜組織、器官的大門。

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            佛羅里達大學研究團隊所使用的3D打印技術

              在此之前還有一個來自佛羅里達大學的研究團隊也進行了類似的研究。他們使用的具體方法是將打印材料直接沉積到由微型有機凝膠制成的軟固體結構中,使印刷中的軟結構保持在適當位置。

                 當時,研究團隊只是使用這一技術3D打印了硅膠結構,并沒有確定該技術是否可以打印軟骨、氣管等生物體組織。近期,伊利諾伊大學芝加哥分校在3D打印軟骨組織方面取得了進展,也進一步明確了這種3D打印方法在生物醫學領域的應用潛力。

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