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瑞典隆德大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新型可3D打印生物墨水，可以使人體器官的3D打印距離現(xiàn)實更近一步。生物墨水由海藻和肺組織衍生的藻酸鹽組合而成，可像人大小的氣道一樣進(jìn)行生物相容性構(gòu)建體3D打印。印刷后，構(gòu)建體將支持移植材料中新的細(xì)胞和血管生長。

雖然肺組織是最初研究的重點，但據(jù)報道生物墨水可以適應(yīng)任何組織或器官類型。因此，由副教授和該研究的高級作者達(dá)西·瓦格納（Darcy Wagner）領(lǐng)導(dǎo)的研究人員認(rèn)為，他們的工作為3D打印功能性人體組織移植提供了一種有希望的新型生物墨水。
生物3D打印人體組織
Wagner（音譯：瓦格納）和她的團(tuán)隊首先將海藻的藻酸鹽與肺組織的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合起來，形成了生物墨水。然后將生物墨水中載有在人氣道中發(fā)現(xiàn)的干細(xì)胞，并進(jìn)行3D打印以形成模仿這些氣道的復(fù)雜且機(jī)械穩(wěn)定的組織構(gòu)造。瓦格納說：“我們從制造小管開始，從小做起，因為這是氣道和肺血管中都存在的特征。通過將我們的新型生物墨水與從患者氣道分離的干細(xì)胞一起使用，我們能夠?qū)哂卸鄬蛹?xì)胞并隨時間保持開放的小氣道進(jìn)行生物打印?！?/span>
3D打印構(gòu)造包括可灌輸?shù)墓茏雍头种ЫY(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)跨越了人體組織的解剖長度尺度，并且不需要外部支撐結(jié)構(gòu)。生物墨水中細(xì)胞外基質(zhì)的存在有助于增強(qiáng)人類祖細(xì)胞（干細(xì)胞的后代，進(jìn)一步分化為特定的細(xì)胞類型）的存活，從而在生物印刷過程中實現(xiàn)組織特異性細(xì)胞的分化和植入物中血管的形成。移植部位。
對于移植部位，研究小組使用了一種小鼠模型，該模型與器官移植患者的免疫抑制作用非常相似。免疫抑制是指您的免疫系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的狀態(tài)，這可能是由諸如此類的醫(yī)療程序引起的。根據(jù)Wagner的說法，由開發(fā)的生物墨水形成的3D打印構(gòu)造物可抑制異物反應(yīng)，具有促血管生成作用并支持血管形成。這是由于生物墨水能夠在打印過程中和打印過程之后保持其生物活性的結(jié)果。“這些下一代生物墨水還支持將氣道干細(xì)胞成熟為成人氣道中發(fā)現(xiàn)的多種細(xì)胞類型，這意味著需要打印的細(xì)胞類型更少，從而簡化了打印由多種細(xì)胞類型組成的組織所需的噴嘴數(shù)量。”她解釋。

rECM水凝膠的生物相容性和血管生成潛力。圖片來自隆德大學(xué)。
高分辨率生物3D打印
為了讓W(xué)agner和她的團(tuán)隊繼續(xù)前進(jìn)和改進(jìn)他們新開發(fā)的生物墨水，需要進(jìn)一步提高3D生物打印的分辨率。更高分辨率的打印將使研究人員能夠3D打印更多的遠(yuǎn)端肺組織和肺泡，這對于氣體交換至關(guān)重要，并使完全3D打印的肺部更加接近現(xiàn)實。
她說：“我們希望，可用的3D打印機(jī)的技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)，以及生物墨水的進(jìn)一步發(fā)展，將能夠?qū)崿F(xiàn)更高分辨率的生物打印，以便工程化將來可用于移植的更大的組織，我們還有很長的路要走?！?/span>該研究的第一作者M(jìn)artina De Santis補(bǔ)充說：“這種新型生物墨水的開發(fā)是向前邁出的重要一步，但重要的是隨著時間的推移進(jìn)一步驗證小型氣道的功能，并探索這種方法在大型飛機(jī)上的可行性。動物模型?！?/span>

人類來源的rECM水凝膠作為呼吸道的生物墨水。圖片來自隆德大學(xué)。

生物3D打印的進(jìn)展

       盡管充滿細(xì)胞的生物打印結(jié)構(gòu)在人體組織和器官移植中具有巨大潛力，但該技術(shù)仍處于實驗階段。合適的生物墨水的開發(fā)，有限的打印速度，打印分辨率以及對體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的限制，都是該技術(shù)被廣泛采用的障礙。
但是，在過去的一年中，出現(xiàn)了幾項重要的進(jìn)展，這些進(jìn)展顯示出有望推動生物打印及其應(yīng)用的發(fā)展。布法羅大學(xué)的科學(xué)家最近開發(fā)了一種快速的新型3D生物打印方法，該方法可以使完全打印的人體器官更接近現(xiàn)實。據(jù)報道，該方法可使厘米大小的水凝膠的打印速度比傳統(tǒng)3D打印技術(shù)快10到50倍，并且還可以生產(chǎn)嵌入式血管網(wǎng)絡(luò)。
同時，美國3D打印機(jī)OEM 3D Systems在實現(xiàn)“打印到灌注”生物打印平臺的突破之后，宣布了擴(kuò)大其再生醫(yī)學(xué)和生物打印活動的計劃。該系統(tǒng)現(xiàn)在能夠快速生產(chǎn)全尺寸的血管化肺支架，并將在公司的醫(yī)療保健業(yè)務(wù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

來源：中國3D打印網(wǎng)

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