研究人员开发一种新型生物墨水-4D生物打印材料,离模仿人体自身功能又近了一步

林雪平大学副教授Daniel Aili领导的研究小组开发出了一种生物墨水,可以用3D打印机打印模拟组织材料。科学家们开发了一种方法和一种可以使细胞存活和繁殖的材料。因可赋予其定制属性,该研究成果被称为4D打印生物材料,这一成果离模仿人体自身功能又近了一步。

研究人员开发一种新型生物墨水-4D生物打印材料,离模仿人体自身功能又近了一步
研究小组开发了一种生物墨水,可以在3D打印机中打印模仿组织的材料。

生物打印是一项令人兴奋的新技术,可以制造三维组织模拟细胞培养物。开发所需的生物墨水,即一种能够封装细胞并用于打印机的材料,一直是个大问题。林雪平大学生物物理学和生物工程系副教授Daniel Aili说:”我们的生物墨水具有一些令人兴奋的特性,这些特性为实现我们的愿景提供了新的机会-在实验室中创建组织和器官。

生物墨水的特性可以根据需要进行修改,他们在使用该材料与不同类型的细胞进行测试时取得了优异的结果:肝细胞、心脏细胞、神经细胞和成纤维细胞(结缔组织中的一种细胞)。该研究小组还解决了试图打印有机材料时的主要挑战之一:他们已经找到了一种方法,使细胞能够存活并生长。该成果刚刚发表在《生物制造》杂志上。

该小组开发的生物墨水含有透明质酸和类似蛋白质的合成分子,即所谓的肽。它们在富含水的网络(水凝胶)中结合在一起,该水凝胶充当细胞的支架。研究人员可以使用一些先进的化学技术控制水凝胶形成的速度。

科学家们已经开发出了一个模块化系统,就像乐高积木一样,其中不同的组件可以组合成不同类型的水凝胶。这些水凝胶为细胞提供机械支持,并在不损害细胞的情况下将它们封装起来。它们还可以控制细胞的生长和行为。各种肽的系统使其有可能改变属性以控制细胞并整合各种功能。

该研究团队是首个可以在打印前后改变材料属性的研究小组之一。例如,他们可以在提高工艺过程中增加交联程度,为材料提供更多的稳定性,他们还可以改变生化特性。他们还可以让材料适应不同类型的细胞。这是在模仿大多数人类细胞周围的支持结构–细胞外基质的道路上迈出的又一步。

由于这种材料是动态的,在3D打印中作为生物墨水使用时,可以赋予其定制属性,因此该研究成果被称为4D打印生物材料–离模仿人体自身功能又近了一步。

该工作是相当基础的研究,医学上对组织的需求是巨大的,对更好的、与生物相关的药物开发模型的需求也是巨大的,尤其是作为动物实验的替代品。目前这一领域进展迅速。

研究人员正在准备3D打印机

研究人员正在准备3D打印机

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