水稻生物工程师利用3d打印技术植入了多层组织
谁曾说过生物工程师不能达到最佳状态?
水稻研究科学家马里亚姆·伊莱松多(Maryam Elizondo)拿着一个3d打印的支架，上面刻着用于植入活细胞的沉积槽。支架在降解过程中促进新组织的生长。通过保护沿着打印线的凹槽中的细胞，莱斯大学的研究人员设计了这个支架，使一个支架内可以有不同的组织类型的层。杰夫·菲特洛拍摄
米科斯(Antonios Mikos)领导的莱斯大学(Rice University)研究小组表示，情况并非如此。他们开发了一种绝妙的方法，将复杂的3d打印组织工程支架植入活细胞，帮助愈合伤口。
研究人员正在将凹槽雕刻成用于搭建支架的塑料线。这些沟槽随后被植入细胞或其他生物活性物质，以促进新组织的生长。
该策略保护细胞不受可能在其他支架制造过程中杀死细胞的热应力和剪切应力的影响。它还提供了一种方法，在一个机械稳定的平台上，将细胞分层，最终形成不同种类的组织，如骨头和软骨。
它的美妙之处在于，3D打印机将凹槽切割成热塑性塑料，在适当的温度下插入细胞，然后根据医学图像，在一个简单的过程中创建一个三维植入物。
本研究是生物打印领域的一篇论文的主题。
Mikos说，与水稻和其他地方正在开发的支持细胞的水凝胶支架不同，这个过程创造了硬的植入物，可以通过手术植入来愈合骨头、软骨或肌肉。像水凝胶一样，生物相容性植入物会随着时间的推移而降解，只留下自然组织。
Mikos说:“这项技术的主要创新之处在于我们能够在空间上加载3D打印的支架，这种支架具有不同的细胞群和不同的生物活性分子。”
微ct图像显示，凹槽螺纹中含有低粘度生物油墨。它们是莱斯大学开发的3d打印支架的一部分，该支架可以促进骨骼和软骨等新组织的生长。随着时间的推移，支架会降解，使天然组织层留在原位。由Rice生物材料实验室提供
他说，到目前为止，3d打印支架一般都是用均匀分布的细胞作为种子。“如果我们想要在支架的不同位置有不同的细胞群，我们是做不到的。现在我们可以。”
莱斯大学的科学家玛丽亚姆·伊莱松多说:“这些纤维是圆柱形的，我们用一根针在它打印的时候刻出一个凹槽。”她和她的校友路易斯·迪亚兹-戈麦斯共同撰写了这篇论文。一旦凹槽设置好并适当冷却，打印机就会沉积一种细胞注入的墨水。“我们对支架的每一层纤维都这样做。”
Elizondo将这些约800微米宽的沟槽线与玉米饼壳进行了比较，后者能将里面的东西保持在里面而不洒出来;在这里，凹槽和紫外线激活的交联剂使细胞内的墨水。她说，打印一个拇指甲大小的植入物大约需要半个小时。
微ct图像显示3d打印的支架上有清晰的沟槽，用于沉积活细胞。凹槽线容纳印刷过程中沉积的油墨。根据医学图像，支架可以制成任何形状，以填充伤口部位。由Rice生物材料实验室提供
Mikos说，这种支架并不局限于细胞。他表示:“我们还可以在不同的水平上加载不同的增长因子。”“非常高的温度会使它们失去活性，但在这里，我们可以在沟槽冷却时，在沟槽内沉积载生长因子的微粒。”这样可以保持分子的生物活性。
“这对复杂组织工程中心来说是一个巨大的成功，”他在谈到他帮助创建的多所大学的合作时说。“我们建立该中心的目标是:开发具有独特性能的先进材料，用于组织工程应用，以满足尚未满足的临床需求。”这是一个完美的例子。”
论文的共同作者是莱斯大学的研究生格里·昆斯和利蒂蒂亚·齐姆;博士后马尼·迪巴;生物材料实验室副主任Anthony Melchiorri;赖斯的校友、德克萨斯大学奥斯汀分校生物医学工程教授伊丽莎白·科斯格里夫-埃尔南德斯说:米科斯是路易斯·考尔德生物工程教授、化学和生物分子工程教授、材料科学教授、纳米工程教授和化学教授。
美国国立卫生研究院支持了这项研究。
水稻研究科学家马里亚姆·伊莱松多(Maryam Elizondo)拿着一件3d打印的刻花生物芯片，用于未来的活细胞植入。杰夫·菲特洛拍摄
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