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研究人员研制3D打印新型生物油墨

时间:2018-04-27 来源:Advanced Healthcare Materials
摘  要:
来自内布拉斯加州林肯大学,马萨诸塞综合医院和麻省理工学院的研究人员组成的团队开发了一种新型生物油墨用于3D打印,其中包含富含血小板的血浆。
关键词: 3D打印新型生物油墨 
  来自内布拉斯加州林肯大学,马萨诸塞综合医院和麻省理工学院的研究人员组成的团队开发了一种新型生物油墨用于3D打印,其中包含富含血小板的血浆。这可以让生物3D打印的组织具有改善的愈合性能。血液中的血小板使伤口周围凝结,并且还修复诸如血管,皮肤,肌肉,肌腱等软组织的损伤。过去已证明使用富含血小板的血浆物质作为手术治疗是有用的,并且将其与生物3D打印技术相结合可以开创全新的医疗应用。   “最终的目标是打印可植入的功能性组织结构,以取代或修复受损的组织。”内布拉斯加州机械和材料工程助理教授Ali Tamayol说。“挑战之一是创造一种结构,当损伤后植入选定的组织或器官时,会释放生长因子,启动对愈合和再生过程。”该团队的生物墨水含有藻酸盐凝胶与血小板细胞的混合物。这是为生物打印而开发的。然而,第一阶段是测试其影响愈合的能力。   与没有血小板的相似墨水相比,在实验室中对墨水进行的初始测试具有可喜的结果。在不到一天的时间里,富含血小板的墨水已经促使足够的细胞迁移以愈合约50%的人造皮肤上的划痕,而无血小板的版本仅覆盖了其5%。墨水还展示了血小板可以提供的其他独特性质,这是它能够称之为“增强”细胞的能力。它在24小时内以两倍以上的干细胞向无血小板形式迁移。这些干细胞可以发展成肌肉,软骨或骨骼。   随后将氯化钙添加到墨水中,其在一些藻酸盐的聚合物链之间形成结合。这使得材料更加粘稠,但对于3D打印仍然具有足够的可塑性。许多结构用油墨印制,包括网格,树状结构和蛇形线。它被证明能够有效地打印,展现出愈合身体和可打印的潜力。   然后将3D打印结构浸入氯化钙溶液中以进一步加强它们,这是身体本身使用的方法。损伤部位通常会自然地升高钙水平,因此实施这种方法有助于在植入体内时加强3D生物打印的藻酸盐结构。当发展到手术应用水平时,生物墨水也可以与患者自身的血小板以及其他细胞混合。这种混合物可以将对植入的3D生物打印结构的免疫反应的风险降至最低,因为它将基于患者自己的DNA。   该研究团队的发现在一篇题为《患者特异性Bioinks组织工程支架的3D生物打印》的论文中详细介绍,该论文发表在“Advanced Healthcare Materials”杂志上。他们的项目得到了美国国立卫生研究院,内布拉斯加州烟草定居点和马萨诸塞州总医院的萨格里研究基金的支持。
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