哥本哈根大學(xué)開發(fā)新的生物3D打印方法監(jiān)測復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)

據(jù)南極熊了解，由哥本哈根大學(xué)生物系MichaelKühl教授領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的生物3D打印方法,，用于監(jiān)測復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu),。Kühl教授與德累斯頓技術(shù)大學(xué)（骨轉(zhuǎn)移,，關(guān)節(jié)和軟組織研究中心）的德國同事一起,，將氧敏感納米粒子用于凝膠材料，可用于復(fù)雜，生物膜和組織樣結(jié)構(gòu)的3D打印,�,；罴�(xì)胞以及內(nèi)置化學(xué)傳感器。這項(xiàng)工作剛剛發(fā)表在最新的材料科學(xué)期刊Advanced Functional Materials上,。

Kühl解釋說：“3D打印是一種廣泛的技術(shù),，用于生產(chǎn)塑料，金屬和其他非生物材料中的物體,。同樣,，活細(xì)胞可以用生物相容性凝膠材料（bioinks）進(jìn)行3D打印，這種3D生物打印是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域,，例如在生物醫(yī)學(xué)研究中,，干細(xì)胞以3D打印結(jié)構(gòu)培養(yǎng)，模仿組織和骨骼的復(fù)雜結(jié)構(gòu),。這種嘗試缺乏對生物打印結(jié)構(gòu)中生長的細(xì)胞代謝活動的在線監(jiān)測，目前,，這種測量很大程度上依賴于破壞性采樣,。目前開發(fā)的解決方案正在申請專利�,！�

該小組通過將發(fā)光氧敏感納米顆粒實(shí)施到印刷基質(zhì)中來開發(fā)功能化生物鏈,。當(dāng)藍(lán)光激發(fā)納米粒子時(shí)，它們發(fā)出與局部氧氣濃度成比例的紅色發(fā)光 - 氧氣越多,，紅色發(fā)光越少,。可以用相機(jī)系統(tǒng)對生物打印的生物結(jié)構(gòu)上的紅色發(fā)光和因此氧的分布進(jìn)行成像,。這允許氧氣分布和動力學(xué)的在線,，非侵入性監(jiān)測，其可以映射到3D生物打印構(gòu)造中的細(xì)胞的生長和分布,，而無需破壞性取樣,。


重要的是納米粒子的添加不會改變生物聚合物的機(jī)械性能，例如在印刷過程中避免細(xì)胞應(yīng)力和死亡,。此外,，納米粒子不應(yīng)該抑制或干擾細(xì)胞。我們有解決了這些挑戰(zhàn),，因?yàn)槲覀兊姆椒�顯示出良好的生物相容性,，可以與微藻以及敏感的人類細(xì)胞系一起使用。

最近發(fā)表的研究證明了如何校準(zhǔn)和使用用傳感器納米顆粒功能化的bioinks,，例如,，用于監(jiān)測具有一種或幾種細(xì)胞類型的生物打印結(jié)構(gòu)中的藻類光合作用和呼吸作用以及干細(xì)胞呼吸。

“這是3D生物打印的一個(gè)突破。現(xiàn)在可以在線監(jiān)測細(xì)胞的氧代謝和微環(huán)境,，并在完整的3D打印生命結(jié)構(gòu)中進(jìn)行非侵入性監(jiān)測”,，Kühl教授說。 “在較大的組織或骨骼樣結(jié)構(gòu)中培養(yǎng)干細(xì)胞的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是確保為細(xì)胞提供足夠的氧氣�,，F(xiàn)在可以在可視化3D生物打印結(jié)構(gòu)中的氧氣條件,，例如快速實(shí)現(xiàn)在不同設(shè)計(jì)的構(gòu)建體中測試和優(yōu)化干細(xì)胞生長�,！�

Kühl教程表示：使用功能化生物鏈接的3D生物打印是一種新的強(qiáng)大技術(shù),，可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)以外的許多其他研究領(lǐng)域。例如,，將這些先進(jìn)的材料科學(xué)和傳感器技術(shù)與我在微生物學(xué)和生物光子學(xué)方面的研究結(jié)合起來非常鼓舞人心,。目前正在使用3D生物打印來研究微生物相互作用和光生物學(xué)。

來源：中國3D打印網(wǎng)