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賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員使用3D打印用于組織

賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家們正在開發(fā)一種使用商業(yè)桌面3D打印技術(shù)3D打印人造生物組織“結(jié)構(gòu)框架”的方法。該過程包括增強(qiáng)細(xì)胞注入水凝膠材料與支持3D打印光纖網(wǎng)絡(luò)。

研究人員說，纖維打印在可植入的水凝膠中可以起到結(jié)構(gòu)化的作用，從某種意義上說，就像水泥中的鋼筋增強(qiáng)劑一樣。賓夕法尼亞州生物醫(yī)學(xué)工程副教授賈斯汀·布朗（Justin L.Brown）補(bǔ)充說：“如果我們可以借助一些結(jié)構(gòu)來制造凝膠，我們就能夠以確定的模式生長活細(xì)胞，最終纖維會(huì)溶解并消失。”

然而，研究項(xiàng)目中最值得注意的一點(diǎn)是，它正在使用價(jià)格合理的現(xiàn)成3D打印技術(shù)來推進(jìn)3D生物打印。

正如研究人員所闡述的，他們的創(chuàng)新技術(shù)將桌面3D打印技術(shù)與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合，這是一個(gè)利用電力從熔融聚合物或聚合物溶液的螺紋生產(chǎn)納米級(jí)纖維的過程。這種組合允許創(chuàng)建“用于組織工程的非導(dǎo)電材料上的高分辨率和可重復(fù)的3D聚合物纖維圖案”。

有了這些納米螺紋腳手架樣式，研究人員已經(jīng)證明能夠在其上生長細(xì)胞，并成功地將這些結(jié)構(gòu)沉積到細(xì)胞注入的膠原蛋白水凝膠材料中。

這項(xiàng)研究的目的是創(chuàng)造一種方便和低成本的方法來生產(chǎn)具有植入潛力的復(fù)雜人體組織。

生物工程的博士生Pouria Fattahi解釋說：“總體思路是，如果我們能夠?qū)⒛z原蛋白凝膠和生物打印復(fù)合成靜電紡絲，我們就可以建立大型復(fù)雜的組織界面，如骨骼到軟骨，使用微擠壓生物打印機(jī)的組織。”

然而，據(jù)報(bào)道使用微擠壓生物打印機(jī)的工藝分別打印不同的組織類型，然后使用粘合劑或連接器將其組合。賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員認(rèn)為，他們的3D打印腳手架方法可以更好地模擬真實(shí)的組織如何在身體中一起生長。

例如，研究人員說，他們可以通過簡單地修改帶螺紋的腳手架結(jié)構(gòu)的圖案，以便允許肌肉組織和肌腱之間的“無縫”過渡的方式創(chuàng)建兩種不同類型的組織 - 肌肉和肌腱組織在一個(gè)單一的打印品。

當(dāng)然，在3D打印的組織可植入之前還有工作要做。

在研究的這個(gè)目前階段，團(tuán)隊(duì)是3D打印立方體腳手架結(jié)構(gòu)不到一英寸，雖然它說，這些有可能被用來創(chuàng)建ACL組織，這是發(fā)現(xiàn)在膝蓋。 Fattahi解釋說：“前交叉韌帶或ACL只有2至3厘米（0.8至1英寸）長，1厘米（0.8英寸）寬。

正在進(jìn)行的研究項(xiàng)目由國立衛(wèi)生研究院資助，最近在“高級(jí)醫(yī)療保健材料雜志”上發(fā)表。

編譯自：3e=ders.org