特溫特大學(xué)研發(fā)創(chuàng)新3D生物墨水技術(shù)，精準(zhǔn)引導(dǎo)組織內(nèi)微血管生長(zhǎng)

2024年11月29日，南極熊獲悉，荷蘭特溫特大學(xué)的研究人員在生物打印領(lǐng)域取得了新的進(jìn)展，開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的生物墨水，能夠在生物3D打印的組織中精確引導(dǎo)微血管的生長(zhǎng)。

△這一突破性的研究發(fā)表在《先進(jìn)醫(yī)療材料》雜志上，題為“基于適體的可編程生物墨水生物打印技術(shù)可調(diào)節(jié)4D多尺度微血管形態(tài)發(fā)生”（傳送門）

技術(shù)研發(fā)背景

3D打印器官技術(shù)的發(fā)展有望徹底革新醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是在解決器官衰竭和組織損傷問(wèn)題上。然而，確保打印組織獲取充分營(yíng)養(yǎng)和氧氣是其中的一大挑戰(zhàn)。缺乏血管網(wǎng)絡(luò)會(huì)導(dǎo)致組織無(wú)法有效獲取養(yǎng)分和排除代謝廢物，從而限制了它的功能性。因此，生物3D打印技術(shù)中實(shí)現(xiàn)血管化成為了至關(guān)重要的一步。

盡管組織工程師已經(jīng)能夠在生物打印過(guò)程中構(gòu)建血管結(jié)構(gòu)，但這些血管在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)或植入體內(nèi)時(shí)，往往會(huì)發(fā)生不可預(yù)測(cè)的變化，這影響了工程組織的效能和穩(wěn)定性。特溫特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的可編程生物墨水，通過(guò)動(dòng)態(tài)地控制血管的生長(zhǎng)與重塑，有效解決了這一問(wèn)題。這為創(chuàng)建具有長(zhǎng)期功能性與適應(yīng)性的工程組織開(kāi)辟了新的途徑。

△適體功能化的可編程生物墨水概述

這種先進(jìn)的生物墨水通過(guò)整合稱為適體的DNA片段進(jìn)行定制，這些適體能夠被編程來(lái)按需結(jié)合和釋放生化信號(hào)。這種策略模仿了人體內(nèi)組織微環(huán)境自然釋放生長(zhǎng)信號(hào)的方式，僅在需要時(shí)激活。這種生物墨水的特性使得它能夠精確控制血管的形成，并根據(jù)組織的具體需求引導(dǎo)其發(fā)育。

特溫特大學(xué)血管化實(shí)驗(yàn)室的研究人員Jeroen Rouwkema和Deepti Rana解釋說(shuō)：“我們之前開(kāi)發(fā)的適體技術(shù)專注于遞送促進(jìn)血管生長(zhǎng)的蛋白質(zhì)，但這項(xiàng)新方法的獨(dú)特之處在于它提供了時(shí)間和空間上的雙重控制。通過(guò)結(jié)合基于擠壓的生物3D打印技術(shù)，我們能夠創(chuàng)造出能夠模仿真實(shí)器官功能的組織。”

△可編程生物墨水的空間分辨率與適體互補(bǔ)序列(CS)觸發(fā)相結(jié)合，可隨時(shí)調(diào)節(jié)血管網(wǎng)絡(luò)的自組織

目前，結(jié)合基于擠壓的3D生物打印技術(shù)，這種可編程的生物墨水能夠在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中引導(dǎo)血管的精確生長(zhǎng)。Rouwkema和Rana進(jìn)一步闡述：“這將使我們更接近于設(shè)計(jì)出功能與真實(shí)器官類似的組織。”隨著這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化與應(yīng)用，我們有理由相信，生物3D打印技術(shù)將在未來(lái)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。