研究人員使用透明質酸開發(fā)生物支架的3D打印墨水

2020年2月18日，南極熊從外媒獲悉，美國羅格斯大學的生物醫(yī)學工程師開發(fā)出一種用于3D打印的生物墨水，該墨水能夠構建支撐人體組織的支架。重要的是，可以根據(jù)所用墨水的混合物來控制支架的剛度，從而可以將其應用于不同類型的組織以進行修復或更換。

該項研究內容發(fā)表在《Biointerphases》雜志上，詳細介紹了玻尿酸和聚乙二醇的改性形式以形成適合用作支架的強力凝膠。

資深作者David I. Shreiber解釋說：“我們希望混合物具有合適的特性，該特性適合特定的細胞將支架擴增，分化和重塑成合適的組織，我們著眼于凝膠和支架結合部位的堅固性，使細胞可以附著在其上。”

基于透明質酸的生物墨水的3D打印系統(tǒng)。圖片來自 Rutgers University/Madison Godesky

什么是透明質酸？

透明質酸是位于人體許多組織內的天然分子。在皮膚，結締組織和眼睛中發(fā)現(xiàn)大量的透明質酸。皮膚自然產生該物質以維持其水分含量，使其成為護膚產品中的常見成分。加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究人員也利用這種物質為3D打印藥丸創(chuàng)建了可行的生物墨水。

透明質酸的特性使其非常適合制作定制的支架，但是，它缺乏用作支撐結構的耐用性。研究人員團隊通過將玻尿酸與聚乙二醇（一種聚醚化合物）結合來修飾玻尿酸，具有從工業(yè)制造到醫(yī)學的多種應用。通過化學反應，結合的物質有助于形成增強的凝膠，適合作為支架來支持組織生長。

Shreiber與研究的主要作者Madison D. Godesky一起，構想了該研究中的3D打印機，它將透明質酸和聚乙二醇混合物作為系統(tǒng)內的墨盒。 3D打印機將使用此墨盒打印凝膠支架或支撐結構，以幫助人體組織生長。

支持3D打印中的組織生長

在再生，精確和個性化醫(yī)學領域中，生物工程組織的主題已獲得廣泛關注。3D生物打印技術的出現(xiàn)支持了該主題的最新進展，以產生支架或用于組織生長的臨時結構。

3D打印機上的打印機頭從針頭逐層沉積功能化聚合物墨水。圖片來自Lehigh University。

例如，賓夕法尼亞州利哈伊大學的研究人員最近提出了一個新的3D打印平臺，該平臺能夠使用空間功能化的支架來再生多個組織。此外，來自烏得勒支大學醫(yī)學中心（UMC）和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）的團隊還開發(fā)了一種體積3D生物打印工藝，該工藝受可見光投影的啟發(fā)，可形成自由形式的組織結構。

隨著3D打印在再生醫(yī)學中繼續(xù)發(fā)揮重要作用，3D打印機制造商 3D Systems選擇與以色列生物打印材料開發(fā)商CollPlant合作，為第三方合作者創(chuàng)建組織和支架生物打印解決方案。通過合作，兩家公司旨在結合各自的專業(yè)知識，以加快生物醫(yī)學行業(yè)的突破。

研究論文“Hyaluronic acid-based hydrogels with independently tunable mechanical and bioactive signaling features”發(fā)表在《Biointerphases》上，由Madison D. Godesky和David I. Shreiber撰寫。

論文鏈接：https://avs.scitation.org/doi/ab ... 493?journalCode=bip

編譯自：3dprintingindustry