瑞典隆德大學的研究人員開發了一種新型可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行生物相容性構建體3D打印。印刷后，構建體將支持移植材料中新的細胞和血管生長。
雖然肺組織是最初研究的重點，但據報道生物墨水可以適應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西·瓦格納（Darcy Wagner）領導的研究人員認為，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）和她的團隊首先將海藻的藻酸鹽與肺組織的細胞外基質結合起來，形成了生物墨水。然后將生物墨水中載有在人氣道中發現的干細胞，并進行3D打印以形成模仿這些氣道的復雜且機械穩定的組織構造。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胞一起使用，我們能夠對具有多層細胞并隨時間保持開放的小氣道進行生物打印。”
3D打印構造包括可灌輸的管子和分支結構，這些結構和分支結構跨越了人體組織的解剖長度尺度，并且不需要外部支撐結構。生物墨水中細胞外基質的存在有助于增強人類祖細胞（干細胞的后代，進一步分化為特定的細胞類型）的存活，從而在生物印刷過程中實現組織特異性細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無法正常運行的狀態，這可能是由諸如此類的醫療程序引起的。根據Wagner的說法，由開發的生物墨水形成的3D打印構造物可抑制異物反應，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果。“這些下一代生物墨水還支持將氣道干細胞成熟為成人氣道中發現的多種細胞類型，這意味著需要打印的細胞類型更少，從而簡化了打印由多種細胞類型組成的組織所需的噴嘴數量。”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。
高分辨率生物3D打印
為了讓Wagner和她的團隊繼續前進和改進他們新開發的生物墨水，需要進一步提高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打印更多的遠端肺組織和肺泡，這對于氣體交換至關重要，并使完全3D打印的肺部更加接近現實。
她說：“我們希望，可用的3D打印機的技術進一步改進，以及生物墨水的進一步發展，將能夠實現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Martina De Santis補充說：“這種新型生物墨水的開發是向前邁出的重要一步，但重要的是隨著時間的推移進一步驗證小型氣道的功能，并探索這種方法在大型飛機上的可行性。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。
生物3D打印的進展
盡管充滿細胞的生物打印結構在人體組織和器官移植中具有巨大潛力，但該技術仍處于實驗階段。合適的生物墨水的開發，有限的打印速度，打印分辨率以及對體系結構復雜性的限制，都是該技術被廣泛采用的障礙。
但是，在過去的一年中，出現了幾項重要的進展，這些進展顯示出有望推動生物打印及其應用的發展。布法羅大學的科學家最近開發了一種快速的新型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實。據報道，該方法可使厘米大小的水凝膠的打印速度比傳統3D打印技術快10到50倍，并且還可以生產嵌入式血管網絡。
同時，美國3D打印機OEM 3D Systems在實現“打印到灌注”生物打印平臺的突破之后，宣布了擴大其再生醫學和生物打印活動的計劃。該系統現在能夠快速生產全尺寸的血管化肺支架，并將在公司的醫療保健業務中發揮關鍵作用。
來源：中國3D打印網
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