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研究员开发 3D 打印混合生物墨水

 2017/9/11 10:46:24 《最新论文》 作者:天工社 我有话说(0人评论) 字体大小:+

韩国浦项科技大学和釜山国立大学的研究人员最近取得了一项重大的 3D 生物打印突破。他们成功开发出一种新的混合生物墨水,可用于 3D 打印结构,这些结构对治疗各种与血液循环相关的疾病至关重要。这项研究已经发表在《Advanced Functional Materials》杂志上。

当血液循环因堵塞或血管损伤而受限,这种受限的血液供给可能会进一步损害相关的器官和组织。这种情况被称为缺血,会引发各种疾病,但它的治疗方式仍然相对有限。经常使用的是基于细胞的疗法,但治疗效果参差不齐。

许多针对缺血性问题的细胞治疗利用内皮祖细胞(EPC)来刺激新的血管形成。这样做有一个问题,那就是缺血部位通常与 EPC 是敌对的,这限制了 EPC 的存活和自我分化能力,因为营养不良、氧化应激、炎症和活性氧的存在。

这个问题的解决方法之一是使用去细胞化的细胞外基质(dECM)。dECM 基本上是被去除了细胞的不同有机组织的框架或骨架。由于其组成、结构和生物力学性质,dECM 非常适合用来鼓励细胞在新环境中的存活和增殖。

以前的研究使用来自各种不同组织的 dECM 来开发 3D 打印生物墨水,使用这些生物墨水,研究人员成功增强了组织的功能性和细胞活性。此次,韩国研究人员想看看是否能类似地使用一种基于血管 dECM 的墨水来治疗缺血引起的血管问题。他们将来自一头猪的主动脉组织的血管 dECM 与藻酸钠水凝胶混合在一起,制成一种混合生物墨水。

使用这种混合生物墨水和一种 3D 同轴细胞打印方法,韩国研究团队生产出生物血管(BBV)。3D 打印技术的易于扩展性意味着他们能制造出一系列不同尺寸的 BBV 以进行测试。研究人员专门开发了一个 3D 打印系统,并利用了市售的同轴挤出喷嘴。打印完成后,血管被放在 37 摄氏度下孵育 30 分钟,在这个过程中水凝胶溶解,留下一个中空结构。

研究人员在体外测试了这些空心的 BBV 管,包括定期测量细胞活性。结果表明,EPC 的存活、增殖和分化都得到了大大的改善。研究人员还在实验室小鼠身上测试了这种 3D 打印 BBV,这些小鼠的后肢有缺血症状。他们将 BBV 植入到受影响的血管附近,发现 BBV 能促进血管的快速恢复。BBV 既充当血管植入物,也充当一个药物传输系统,能提供一个环境来刺激 EPC,让它们发育成功能性血管组织。

研究人员认为这种新的混合生物墨水有许多潜在应用,包括缺血性疾病的再生,受损血管的替换,血管化组织 / 器官的直接创建,以及血管模型和生物芯片的制造。