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科學(xué)家生物打印能夠控制復(fù)雜形狀變化的組織樣結(jié)構(gòu)伊利諾伊 大學(xué)芝加哥分校生物打印的富含細胞的生物結(jié)構(gòu)，顯示受控的復(fù)雜 4D 形狀轉(zhuǎn)換。圖片來源：Eben Alsberg 和 Aixiang Ding標準 3D 打印使用數(shù)字藍圖用塑料或樹脂等材料制造物體，而 3D 生物打印則用活細胞或生物墨水制造生物部件和組織。第四個維度——隨時間的形狀變換——可以通過結(jié)合材料來實現(xiàn)，這些材料使打印結(jié)構(gòu)能夠以預(yù)編程或按需方式響應(yīng)外部信號多次變形。生物打印 4D 構(gòu)造為科學(xué)家提供了更好地模擬真實組織發(fā)育、愈合和正常功能過程中發(fā)生的形狀變化并制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機會。

科學(xué)雜志Advanced Materials上的一項新研究描述了一種新的載有細胞的生物墨水的開發(fā)，該生物墨水由緊密堆積的薄片狀微凝膠和活細胞組成，用于生物打印 4D 結(jié)構(gòu)。這種新系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出能夠在生理條件下改變形狀的富含細胞的生物結(jié)構(gòu)。

這項名為“用于四維活細胞生物打印的堵塞微薄片水凝膠”的研究由伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的工程師撰寫，他們創(chuàng)造了生物墨水并進行了原型水凝膠的實驗。

他們的實驗產(chǎn)生了各種復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)，具有明確的配置和高細胞活力，包括 4D 軟骨樣組織形成。進一步的設(shè)計展示了在一次打印中制造的生物構(gòu)造中復(fù)雜的、多個 3D 到 3D 的形狀轉(zhuǎn)換。

“這種生物墨水系統(tǒng)提供了打印生物結(jié)構(gòu)的機會，這些生物結(jié)構(gòu)能夠隨著時間的推移實現(xiàn)比以前更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變化。這些富含細胞的結(jié)構(gòu)具有可預(yù)編程和可控的形狀變形，有望更好地模擬人體的自然發(fā)育過程，并可以幫助科學(xué)家對組織形態(tài)發(fā)生進行更準確的研究，并在組織工程方面取得更大的進步，”研究通訊作者 Eben Alsberg、Richard 和 Loan Hill 主席說，他在生物醫(yī)學(xué)工程、機械和工業(yè)工程、藥理學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等部門任職，并且骨科。

阿爾斯伯格說，生物墨水以多種方式推進了先前的技術(shù)。

“這種生物墨水具有所謂的剪切變稀和快速自愈特性，可以在沒有支撐浴的情況下實現(xiàn)基于擠出的平滑打印，具有高分辨率和高保真度。打印的生物結(jié)構(gòu)在通過基于光的交聯(lián)進一步穩(wěn)定后，在保持完整的同時——例如——彎曲、扭曲或經(jīng)歷任意數(shù)量的多重變形。有了這個系統(tǒng)，可以對隨著時間演變的具有復(fù)雜形狀的軟骨樣組織進行生物工程，”Alsberg 說?！傲硪粋€關(guān)鍵成就是設(shè)計了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠制造能夠進行復(fù)雜的 3D 到 3D 形狀轉(zhuǎn)換的生物結(jié)構(gòu)?！?br>
“這是第一個滿足生物打印 4D 結(jié)構(gòu)苛刻要求的系統(tǒng)：在生物墨水中加載活細胞，能夠打印大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在生理條件下觸發(fā)形狀轉(zhuǎn)變，支持長期細胞活力并促進所需的細胞功能，例如組織再生，”UIC 博士后研究員、該論文的第一作者 Aixiang Ding 說。“我們正在努力將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為組織工程的臨床應(yīng)用，因為可用的供體組織和器官嚴重短缺。”

UIC 的 Oju Jeon、David Cleveland、Kaelyn Gasvoda、Derrick Wells 和 Sang Jin Lee 是該論文的共同作者。

原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_507947.html
來源：賢集網(wǎng)
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