南洋理工大學(xué)：將向日葵花粉用于3D生物打印墨水中，提升凝膠強(qiáng)度

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當(dāng)涉及到替代身體部位或其他植入物的3D生物打印時(shí)，所使用的材料需要堅(jiān)固而靈活，并且具有生物相容性。根據(jù)一項(xiàng)新研究，向日葵花粉可能是個(gè)不錯(cuò)的選擇。在這項(xiàng)研究中，新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們首先將向日葵花粉在堿性溶液中放置6小時(shí)。這一過(guò)程將堅(jiān)硬的花粉顆粒轉(zhuǎn)化為較軟（但仍然堅(jiān)硬）的微凝膠顆粒。然后，這些顆粒被混合到現(xiàn)有的水凝膠中--如天然來(lái)源的海藻酸或透明質(zhì)酸--提高該凝膠的強(qiáng)度。

為了測(cè)試所產(chǎn)生的混合“生物墨水”，研究人員將其用于3D打印一個(gè)五層可植入的生物支架，這是一種用于在體內(nèi)重新生長(zhǎng)組織的三維結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠自行站立，而不像其他一些生物墨水制成的物品，它們通常無(wú)法支撐自己--這意味著它們必須與隨后被移除和丟棄的支撐結(jié)構(gòu)一起打印，增加了打印時(shí)間和浪費(fèi)的材料。

接下來(lái)，膠原蛋白被添加到生物支架中，以便為人類組織細(xì)胞提供錨點(diǎn)，這些細(xì)胞放到該結(jié)構(gòu)上。研究小組發(fā)現(xiàn)，該生物支架保留這些細(xì)胞的效率為96%至97%，這些細(xì)胞可以繼續(xù)繁殖并形成新的生物組織。據(jù)稱，這種效率與由倒置的膠體晶體水凝膠制成的三維細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)相似，后者需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力來(lái)構(gòu)建。

此外，與其他一些增強(qiáng)強(qiáng)度的添加劑（如纖維）不同，花粉微凝膠顆粒并沒(méi)有堵塞3D打印機(jī)的噴嘴。更重要的是，由于這些顆粒是空心的，可以想象它們可以被用來(lái)在體內(nèi)運(yùn)輸藥物，隨著它們的溶解而逐漸釋放出來(lái)。如果引入一種酸，它們甚至可以被觸發(fā)，在身體內(nèi)的某個(gè)時(shí)間或地點(diǎn)溶解。

“通過(guò)調(diào)整向日葵花粉的機(jī)械性能，我們開(kāi)發(fā)了一種基于花粉的混合墨水，可用于打印具有良好結(jié)構(gòu)完整性的結(jié)構(gòu)，”Cho Nam-Joon教授說(shuō)，他與Song Juha副教授一起領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。“利用花粉進(jìn)行3D打印是一項(xiàng)重大成就，因?yàn)榛ǚ刍闹谱鬟^(guò)程是可持續(xù)的，而且價(jià)格低廉。鑒于有許多類型的花粉物種具有不同的尺寸、形狀和表面特性，花粉微凝膠懸浮液有可能被用來(lái)創(chuàng)造一類新的生態(tài)友好型3D打印材料�！�

這項(xiàng)研究在最近發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》雜志的一篇論文中進(jìn)行了描述。