新型墨水3D打印出帶活細胞的“骨骼”
科技日報北京1月27日電 (實習(xí)記者張佳欣)據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站最新消息,澳大利亞新南威爾士大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一種陶瓷基“墨水”,可讓外科醫(yī)生3D打印出帶有活細胞(用于修復(fù)受損的骨組織)的骨骼。相關(guān)研究發(fā)表在近日的學(xué)術(shù)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(jié)合3D打印機,開發(fā)了一種名為“全方位陶瓷細胞懸浮液生物打印”(COBICS)的新技術(shù),能夠打印出骨骼結(jié)構(gòu),將這些結(jié)構(gòu)放入水中幾分鐘就會變硬。
新南威爾士大學(xué)化學(xué)學(xué)院的伊曼·魯哈尼博士說:“這種墨水的成分可在水性環(huán)境實現(xiàn)納米結(jié)晶,利用凝固機制將無機墨水轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械互鎖的骨磷灰石納米晶體。”它形成的化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于骨骼構(gòu)造,當(dāng)墨水與含有活細胞的膠原物質(zhì)結(jié)合時,可以形成類似骨骼的組織。墨水配制及其在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化快速且無毒,并且僅在其處于生物環(huán)境,如體液中才會轉(zhuǎn)化,能夠為外科醫(yī)生提供充足的工作時間。
與魯哈尼博士共同開發(fā)這項突破性技術(shù)的副教授克里斯托弗·基利安說:“這項技術(shù)最酷的地方在于,我們可以直接把墨水?dāng)D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(qū)域打印出已經(jīng)含有活細胞的類骨結(jié)構(gòu)。”
“這是一項獨特的技術(shù)。”魯哈尼博士說,“雖然3D打印仿骨結(jié)構(gòu)的想法并不新鮮,但這是第一次可以在室溫下創(chuàng)造出這種材料——具有活細胞,而且沒有刺激性化學(xué)物質(zhì)或輻射。”
報道稱,將活細胞變成3D打印結(jié)構(gòu)的一部分,是3D打印技術(shù)的一大進步。這項技術(shù)很適合骨缺損原位修復(fù)的臨床應(yīng)用,如創(chuàng)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(shù)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(nèi)試驗,觀察類骨結(jié)構(gòu)中的活細胞在植入骨組織后是否會繼續(xù)生長。
總編輯圈點
在微觀尺度上實現(xiàn)精細的3D生物打印,已經(jīng)不是新鮮事,但活細胞打印依然是這一領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)。譬如,打印夠不夠準(zhǔn)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(shù)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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