具有生物相容性的新型生物墨水，使人體器官的3D打印更加逼真

來源：中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)

瑞典隆德大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種新的生物墨水，該墨水首次允許在患者細(xì)胞的幫助下對(duì)人類呼吸道進(jìn)行3D生物打印。3D打印的構(gòu)建體具有生物相容性，并支持新血管向3D打印材料中的生長。這是邁向3D打印器官的重要的第一步。

慢性肺病是全球第三大死亡原因，歐盟每年為此付出的代價(jià)超過3800億歐元。對(duì)于許多慢性疾病，無法治愈，患者的唯一終極選擇是肺移植。但是，沒有足夠的供體肺來滿足臨床需求。

因此，研究人員正在尋找增加可用于移植的肺部數(shù)量的方法。一種方法是在實(shí)驗(yàn)室中通過將細(xì)胞與生物工程支架相結(jié)合來制造肺部。

從制造小管開始，因?yàn)檫@是在氣道和肺血管系統(tǒng)中都發(fā)現(xiàn)的特征。通過將我們的新型生物墨水與從患者氣道分離的干細(xì)胞一起使用，我們能夠?qū)�具有多層結(jié)構(gòu)的小氣道進(jìn)行生物打印。并保持開放狀態(tài)。

研究人員首先設(shè)計(jì)了一種新的生物墨水，一種帶有細(xì)胞的可打印材料，用于3D生物打印人體組織。生物墨水是通過組合兩種材料制成的：一種來自海藻，藻酸鹽的材料以及一種源自肺組織的細(xì)胞外基質(zhì)。這種新的生物墨水在生物打印材料向組織發(fā)展的多個(gè)階段中為生物打印材料提供支持。他們對(duì)3種小型人類呼吸道進(jìn)行生物打印，其中包含在人類呼吸道中發(fā)現(xiàn)的兩種類型的細(xì)胞。這種生物墨水可適用于任何組織或器官類型。

生物墨水還支持將氣道干細(xì)胞成熟為成人氣道中的多種細(xì)胞類型，這意味著需要打印的細(xì)胞類型更少，從而簡化了打印由多種細(xì)胞類型組成的組織所需的噴嘴數(shù)量。
研究人員指出，需要提高分辨率，以對(duì)更多的遠(yuǎn)端肺組織和空氣袋（稱為肺泡）進(jìn)行3D生物打印，這對(duì)于氣體交換至關(guān)重要。
希望可用的3D打印機(jī)的技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)，以及生物墨水的進(jìn)一步發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率的生物打印，以便工程化將來可用于移植的較大組織，我們還有很長的路要走。

該團(tuán)隊(duì)使用的小鼠模型與器官移植患者的免疫抑制非常相似。移植后，他們發(fā)現(xiàn)由新的生物墨水制成的3D打印構(gòu)建物具有良好的耐受性并支持新血管。
這種新型生物墨水的開發(fā)是向前邁出的重要一步，但是隨著時(shí)間的推移，進(jìn)一步驗(yàn)證小型呼吸道的功能并探索這種方法在大型動(dòng)物模型中的可行性非常重要。