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深圳大学研究人员开发出全水性3D生物医学再生法

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2020年01月16日浏览:221

据了解,材料学领域的权威刊物《Advanced Materials》上发表了一篇来自于深圳大学医学部的论文,论文题为《Freeform, Reconfigurable Embedded Printing of All-Aqueous 3D Architectures》(DOI: 10.1002/adma.201904631)。该论文指出,深圳大学医学部生物医学工程学院的研究人员已经开发出一种可自由重构的嵌入式全水性(FREAL)生物打印方法,以创建3D架构的微结构。通过带有活细胞的分隔式生物墨水,3D打印的组织构建体可以构建医学模型和器官芯片,从而促进再生医学研究。
“这提供了独特的机会和强大的工具,因为可以从各种各样的天然和合成亲水性聚合物中设计出无限的配方来模仿组织。” 论文指出。
“这种打印方法可能对设计仿生的、动态的组织样构建体有用,在药物筛选、体外组织模型和再生医学中有潜在的应用。”

 
使用FREAL打印创建的水结构


自由形式可重构嵌入式全水性生物打印
研究人员表示,水基或水基微结构的创建、处理和保存具有挑战性,因为其表面易于收缩为具有最小表面积的球形。FREAL生物打印被设计为推进复杂的组织状3D结构(包括动脉、导尿管和气管)的生物打印。
在不相容的水性环境中,使用水性生物墨水形成全液体的微结构,该水性墨水用作生物相容性载体和预凝胶溶液。在双水相体系(ATPS)中,聚合物之间的FREAL中利用了氢键相互作用,该体系可以稳定数周。此外,可以将不同的细胞与创建的生物墨水和基质分别组合,以获得具有可灌注血管网络的定制设计的微结构。
经过实验,该团队指出:“配制的ATPS可以连续写入全水性3D结构,并确保足够的稳定时间以防破裂直到形成界面膜。”
“在打印过程中,如果墨水粘度与基体的粘度相比过大,则挤出的线将被打印头拖住,影响打印精度。如果油墨粘度太低而无法抑制界面张力效应,则打印的线会迅速断裂。”

 
A)ATPS配方的示意图。B)通过制定的ATPS进行FREAL打印。通过平移具有微流体设计的喷嘴,将墨水相挤出为基质相。C)比较不同ATPS的稳定效果的时间序列光学图像。D)通过界面氢键形成的管状薄膜的光学图像。E)光学和荧光显微镜图像表明,两种生物墨水的流体动力学直径均为30 nm,荧光为100 nm的聚苯乙烯珠。


加速再生医学
活细胞可以在FREAL打印中直接混合到墨水相或基质相中。研究人员推断,ATPS打印为活细胞提供了合适的平台。“组织工程学和再生医学的发展要求不同细胞株的3D共培养。通过使用双通道微流体打印头,可以将具有可控空间分布的不同单元一起打印。
“如果基质相是交联的,则可以制造组织状结构,其中可控制组成和密度的不同细胞位于预定的空间模式中。但是,我们注意到很难彻底清除精致的结构,同时保持附近的结构不受影响。”

 
使用FREAL打印创建的水结构
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