Small頂刊：用于人工器官打印的安全生物墨水，可在體溫下硬化

導讀：隨著全球意外傷害和慢性病的增加，以及面臨進入超高齡社會等嚴峻局勢，3D 生物打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)展現(xiàn)出了強勁的發(fā)展勢頭，它是使用生物材料來創(chuàng)建治療患者疾病或損傷所需的人造組織結(jié)構(gòu)。用于該技術(shù)的水凝膠基生物墨水由細胞組成，為了使它們形成有效的支撐結(jié)構(gòu)，這些生物材料必須通過紫外線或化學過程進行固化。然而，這個過程涉及到的化學交聯(lián)劑和紫外線也會對墨水中的細胞產(chǎn)生傷害，導致細胞死亡。

2023年4月20日，南極熊獲悉，來自韓國科學技術(shù)研究院 (KIST) 研究人員便針對生物墨水毒性問題開發(fā)了一種可以在體溫下自然硬化的生物墨水，它具有更安全的生物性能，能與人體更好地相容。

該項研究以題為“Thermo-Responsive NanocompositeBioink with Growth-Factor Holding and its Application to Bone Regeneration”的論文被發(fā)表在《small》期刊（IF：15.153，頂刊）上。

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202203464

事實上，最近世界各地有許多 3D 生物打印項目被公布出來。例如，來自加州大學圣地亞哥分校雅各布學院近日推出了一項使用 DLP 技術(shù)創(chuàng)建血管化人體組織的新技術(shù)。研究人員還設計了一種能夠直接修復因疾病或受傷而受損的人體組織或器官的3D生物打印機。這項技術(shù)也被用于研究蚊媒疾病。它有許多令人興奮的應用，但由于過程的復雜性，一直難以起步。然而，這項最新的創(chuàng)新可以為更好的生物打印開辟道路，甚至可以在未來生產(chǎn)器官。

△實驗示意圖（圖片來源：KIST）

適用于每個組織和器官的生物墨水

KIST的研究團隊由該研究所生物材料中心的 Song Soo-Chang 博士領導。據(jù) KIST 的研究人員表示，他們已成功開發(fā)出一種無需光固化或化學過程即可維持其物理結(jié)構(gòu)的生物墨水。這種生物材料是利用對溫度敏感的聚（有機磷腈）水凝膠制作而成的，它在低溫下以液體形式存在，在體溫約 37°C 時變成硬凝膠。它的低熱量使得打印適合每個患者的 3D 模型變得容易。生物墨水還具有長期保存有助于組織再生的生長因子和蛋白質(zhì)的優(yōu)勢。為了測試他們的生物材料，研究團隊使用 3D 生物打印機制作了一個支架。

△TNC 生物墨水在 25 °C 下顯示出良好的打印適應性和在 PBS 中在 37 °C 下至少 30天的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

在 3D 結(jié)構(gòu)中，研究團隊添加了一種具有骨形態(tài)生成蛋白的生長因子，它是細胞浸潤和骨再生所必需的。然后將支架放在受損的大鼠骨骼上。然后來自周圍組織的細胞遷移到支架中，骨骼再生到正常組織水平。據(jù)研究人員稱，植入的 3D 支架可在 42 天內(nèi)在體內(nèi)生物降解

KIST的Song Soo-Chang博士說：“研究團隊已于2022年6月將熱敏聚磷腈水凝膠技術(shù)轉(zhuǎn)讓給NexGel Biotech公司，并且正在推進骨移植材料和美容填充劑等產(chǎn)品的開發(fā)。由于這次開發(fā)的生物墨水具有不同的物理特性，后續(xù)研究計劃將其應用于骨組織以外的其他組織的再生。我們希望最終能夠?qū)⑨槍γ總�組織和器官量身定制的生物墨水商業(yè)化。”