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科学家开发出可3D打印含有活细胞骨组织的新型陶瓷墨水

发布时间:2021-03-01 15:23:12作者:原创阅读:2416

摘要:近日,悉尼新南威尔士大学的科学家已经开发出一种陶瓷墨水,这种墨水可以使外科医生在将来对3D打印骨骼部分以及活细胞进行修复,这些活细胞可以用于修复受损的骨骼组织。科学家使用3D打印机部署了由磷酸钙制成的特殊墨水,开发了一种新技术,称为细胞悬浮液中的陶瓷全向生物打印(COBICS),使他们能够打印出放在水中只需几分钟就可变硬的骨样结构……

aau讯(编辑 吴昕烜)据外媒报道,悉尼新南威尔士大学的科学家已经开发出一种陶瓷墨水,这种墨水可以使外科医生在将来对3D打印骨骼部分以及活细胞进行修复,这些活细胞可以用于修复受损的骨骼组织。科学家使用3D打印机部署了由磷酸钙制成的特殊墨水,开发了一种新技术,称为细胞悬浮液中的陶瓷全向生物打印(COBICS),使他们能够打印出放在水中只需几分钟就可变硬的骨样结构。

新南威尔士大学的Iman Roohani博士表示虽然3D打印仿骨结构的想法并不新鲜,但这是首次在室温下创建充满活细胞没有刺激性的化学物质和辐射的材料这是一项独特的技术,可以产生紧密模仿骨骼组织的结构。它可以用于对骨缺损的原位修复有大量需求的临床应用,例如由外伤癌症或切除大部分组织引起的骨缺损。

Roohani博士共同开发了突破性技术的副教授Kristopher Kilian说活细胞可以成为3D打印结构的一部分的事实以及它的便携性使其在当前最先前技术下取得了巨大进步。到目前为止,制造一块骨头状材料来修复患者的骨组织首先需要进入实验室,使用高温炉和有毒化学物质来制造这些结构。

“这产生了一种干燥的材料,然后将其带入临床环境或实验室,在那里他们进行大量洗涤,然后向其中添加活细胞。我们技术的巧妙之处在于,您可以将其直接挤出到需要填充细胞的地方,例如患者骨骼中的空腔。我们可以直接进入需要细胞血管和脂肪的骨骼,并在此区域打印出包含活细胞的骨样结构。目前没有任何技术可以直接做到这一点。”Kilian教授说道。

据了解,该研究结果已发表《高级功能材料》杂志上的一篇研究论文中,作者描述了他们如何在具有活细胞的微凝胶基质中开发特殊墨水。

Roohani博士说:“墨水通过在水性环境中对其成分进行局部纳米结晶,从而利用定型机制,将无机墨水转变为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体。换句话说,它形成的化学结构类似于骨骼构建块。墨水的配制方式使该转换在生物环境中快速无毒,并且仅在油墨暴露于体液时才开始转化,从而为最终用户(例如外科医生)提供了充足的工作时间。 将墨水与含有活细胞的胶原蛋白混合后,就可以原位制造骨样组织,这种骨状组织可能适用于骨组织工程应用疾病建模药物筛选以及骨骼的重建。

该研究发现已经引起了外科医生和医疗技术制造商浓厚兴趣。教授 Kilian认为虽然该研究还处于初期阶段,但是这种新的3D打印骨骼技术可能会开辟治疗和修复骨骼组织的全新方法。这种进步确实为许多我们认为可以证明是变革性的机会铺平了道路从使用墨水在实验室中为创建疾病骨骼模型作为牙齿修复的生物活性材料,指导患者的骨骼重建我想象有一天,需要骨移植的患者可以走进诊所,对骨骼的解剖结构进行成像,然后使用3D打印机,用自己的细胞直接打印到腔内。这有可能从根本上改变当前的治疗手法以最大限度地减少患者的痛苦并最终挽救生命。

接下来研究小组将在动物模型中进行体内测试,以查看在植入现有骨组织后,骨样结构中的活细胞是否继续生长。

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