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浙江大學(xué):同步3D生物打印帶有營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的大尺度細(xì)胞構(gòu)建體

科研前沿
2020
03/31
09:54
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評(píng)論
供稿人:王慧超,連芩
供稿單位:機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3D生物打印制造大尺度組織或器官時(shí),如何維持組織結(jié)構(gòu)中細(xì)胞有充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣供應(yīng)是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn),在打印時(shí)預(yù)先建立營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)是組織工程化厚組織制造的有效方法。

近日,浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員提出了一種新的方法來(lái)生物打印具有營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的大尺度組織結(jié)構(gòu)。研究人員開(kāi)發(fā)了一種特殊的噴嘴,它可以在一根細(xì)絲中同時(shí)打印生物墨水(GelMA)和犧牲墨水(明膠),如圖1所示。

圖1 直接生物打印營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò),并將營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)和充滿細(xì)胞結(jié)構(gòu)體進(jìn)行同步生物打印
由于明膠可逆熱交聯(lián)性質(zhì),在其打印完成后可被溶解掉,而GelMA由于其不可逆光交聯(lián)性質(zhì)可以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,形成營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò),來(lái)促進(jìn)氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢料的擴(kuò)散,從而促進(jìn)細(xì)胞活性和功能組織的生成。裝載細(xì)胞的生物墨水和犧牲墨水同時(shí)打印可以促進(jìn)彼此的可打印性以維持穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此可以輕松地打印帶有營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜的帶細(xì)胞的柔性結(jié)構(gòu),也可以使用單個(gè)擠出系統(tǒng)制造復(fù)雜的異構(gòu)結(jié)構(gòu),如圖2和圖3所示。

圖2 生物打印制造具有營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體:實(shí)心鼻子和骨結(jié)構(gòu)
圖3 具有營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的多隔室構(gòu)造的3D生物打印
此外,封裝在具有營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的生物打印大尺度構(gòu)建體(≥1 cm)中的成骨細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞具有較強(qiáng)的細(xì)胞活性并在培養(yǎng)期內(nèi)鋪展。在組織工程化應(yīng)用中,這項(xiàng)技術(shù)有潛力對(duì)大型組織進(jìn)行生物打印并包含營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò),未來(lái)可在器官移植和修復(fù)中有所應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):
Lei Shao, Qing Gao, et al. Synchronous 3D Bioprinting of Large-Scale Cell-Laden Constructs with Nutrient Networks[J]. Advanced Materials, 2019.


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