宾夕法尼亚州立大学开发出可用于生物3D打印的软骨材料

国外新闻
3D虎 2016-06-28 14:36:13 1730
微导读:

基于前赴后继的3D生物打印研究,科学家自己探索出来的特有方式、方法为日后运用3D打印来完成移植器官和组织的工作奠定扎实的基础。即使这样,科学家面临着一个普遍的难题:3D打印怎么在移植的器官......

基于前赴后继的3D生物打印研究,科学家自己探索出来的特有方式、方法为日后运用3D打印来完成移植器官和组织的工作奠定了扎实的基础。即使这样,科学家面临着一个普遍的难题:怎么确保3D打印器官和组织中固定并生长,以及让自身的不产生排斥?虽然大多数解决方案围绕水凝胶结构,嵌入干细胞儿研究。来自宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)的一队科学家解释说:一种软骨替代物做墨水的生物3D打印技术有朝一日可能会为磨损关节制造出软骨“补丁”。


宾夕法尼亚州立大学开发出可用于生物3D打印的软骨材料


“我们的目标是创建出可以用于替换大量磨损组织或者可以用于设计补丁的组织。”该校工程科学与机械学助理教授Ibrahim T. Ozbolat称,“尤其是那些患有骨关节炎的患者们,经常要忍受巨大痛苦。我们需要为此找到一种新的替代治疗方法。”


对于那些希望扩展生物打印技术的科学家们来说,软骨是一种很好的目标组织,因为它只有一种细胞类型,而且组织内没有血管。不过它也是无法自我修复的组织,软骨一旦损坏,就无法恢复。


在以前,科学家们关于培育软骨的尝试是从将细胞植入水凝胶(一种聚合物链组成的物质,90%的成分是水)开始的,这种水凝胶可以作为支架用于组织生长


“水凝胶不允许细胞正常生长。”Ozbolat说,来自宾夕法尼亚州Huck生命科学研究所的成员。“水凝胶限制了细胞,不允许细胞像在原生组织中那样相互沟通。”这导致最终产生的组织不具有足够的机械完整性。而且退化的水凝胶也会产生有毒的化合物,不利于细胞生长。


为此,Ozbolat和他的研究团队开发出了一种方法,无需使用支架即可制造出更大规模的组织。他们创建了一个很小的直径仅为百分之三到百分之五英寸——藻酸盐(一种海藻萃取物)制成的管。科学家们将软骨细胞注入该管中,使它们在其中生长一个星期左右,导致彼此粘连起来。


宾夕法尼亚州立大学开发出可用于生物3D打印的软骨材料


最后,研究人员将成型的软骨代替生物墨水用于3D生物打印,这种生物3D打印使用了专门设计的原型喷嘴,可以挤出这种软骨“线材”。这种3D打印机可以根据研究人员的需要将这些软骨“线材”铺成任何图案。大约半小时后,等这些软骨补丁相互之间有了足够的粘结力,并可以移到培养皿中之后,研究人员再把它们放在营养液里,使它们能够进一步融合成一块单一的组织。最终,这些成条的软骨“3D打印线材”会充分连接和融合在一起。


“我们可以按照任何需要的长度制造出这些软骨。”Ozbolat说:“因为没有支架,这个打印软骨的过程是可扩展的,所有我们可以获得比较大的补丁。我们可以通过垂直打印这些“线材”来模仿真实的关节软骨,或者横向来模仿自然的结构。”


3D虎了解,最终研究团队制造出来的人工软骨非常类似于原生的软骨。尽管其力学性能还是不如那些天然软骨,但是比使用水凝胶做支架的软骨要强。不过需要指出的是,天然软骨是在关节的压力环境中形成的,因此Ozbolat认为,如果对人工软骨施加机械压力将改善其力学性能。


延伸阅读:《科学家研发出能模拟软骨组织功能的新型生物活性玻璃材料》

(来源:3ders) 关键词: 3D生物打印 3D打印 3D打印技术
免责声明:本网站所转载和本站原创的文章或图片,其版权均归原作者所有,如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,请在转载有关文章时务必尊重该文章的著作权,保留本网注明的“稿件来源”,并自负版权等法律责任。若发现本站文章存在版权等问题,烦请30天内提供版权疑问、身份证明、版权证明及联系方式等发送至邮件news@3dhoo.com,管理员将及时处理。
猜你喜欢
今日话题

独立设计师的归属感,是圈子还是市场?

作为一名设计师,自己也和一些国际国内的设计平台进行合作。例如国外的Materialise、shapeways,国内的意造网等3D打印创新平台。在对国内小咖设计师而言,除了意造网,还有其他能了解国内设...

我要投稿