研究人員使用3D打印機在全球范圍內(nèi)合作開發(fā)了基于納米粘土的生物3D打印支架，該支架可用于骨骼再生。來自南安普頓大學(xué)，羅馬的意大利理工學(xué)院，卡爾·古斯塔夫·卡魯斯大學(xué)醫(yī)院和德累斯頓工業(yè)大學(xué)以及臺灣的中國醫(yī)科大學(xué)的研究人員，用生物3D打印的可植入納米復(fù)合材料支架制作了生物負(fù)載的人骨髓基質(zhì)細(xì)胞（HBMSCs））和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC），它們具有促進(jìn)骨形成的潛力。

在CAM模型中對3D打印支架血管化的功能研究。與投射對照相比，將無細(xì)胞3D打印的3-3-3支架植入CAM。

圖片來自《生物加工》雜志。

骨科生物3D打印

理想情況下，這種性質(zhì)的3D打印植入物除了在打印后不久生成功能性構(gòu)建體并刺激宿主微環(huán)境以幫助組織生長外，還應(yīng)維持細(xì)胞活力并促進(jìn)細(xì)胞增殖。實際上，生物打印還處于起步階段，整個3D打印的移植器官的前景可能仍需要數(shù)十年。但是，迄今為止，該領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多創(chuàng)新發(fā)展，例如一種新型生物墨水，使明尼蘇達(dá)大學(xué)的科學(xué)家能夠創(chuàng)建功能性3D打印的跳動人的心臟。

同樣，來自清華大學(xué)的研究人員進(jìn)行了生物3D打印的能夠培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的類似大腦的組織結(jié)構(gòu)，而5月，微分配專家nScrypt和航空航天公司TechShot成功完成了太空中第一個功能性3D生物打印實驗-人膝半月板。

最近，蒙特利爾大學(xué)的研究人員基于按需滴落技術(shù)開發(fā)了一種新的細(xì)胞生物打印方法，稱為激光誘導(dǎo)側(cè)轉(zhuǎn)移，該方法利用低能納秒激光和微流動力學(xué)定律噴射活細(xì)胞。彼此。該團隊認(rèn)為，他們的工作可以適應(yīng)3D藥物篩選模型和人造組織等應(yīng)用。

宇航員安德魯·摩根3D打印太空中的人類膝蓋半月板。圖片來自NASA。

基于納米粘土的方法

據(jù)魔猴網(wǎng)了解，基于納米粘土的生物墨水配方特別適合植入物，因為它們即使在低濃度下也能在擠出時剪切并在沉積時恢復(fù)其形狀，同時保護(hù)細(xì)胞免受印刷過程的潛在損害。

在研究過程中，科學(xué)家利用蒙皂石納米粘土懸浮液Laponite（LAP）的理化特性，并將其與HBMSC，骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP-2）和血管內(nèi)皮生長因子結(jié)合使用，以生產(chǎn)LAP-藻酸鹽-甲基纖維素生物墨水。從正常的足月分娩后的健康母親的臍帶中獲得的，從接受常規(guī)髖關(guān)節(jié)手術(shù)的患者中收集的HBMSC和從健康母親的臍帶中獲得的HUVEC，被封裝在生物墨水中，并使用內(nèi)部內(nèi)置的生物打印機打印。印刷后，將支架在無菌氯化鈣溶液中孵育10分鐘以實現(xiàn)交聯(lián)。載有HBMSCs的3D生物打印支架的骨架功能在體外，離體和體內(nèi)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在3DP中添加HBMSC可以顯著改善礦化組織的形成，但在鑄模散裝腳手架中則不會。

植入后4周，體內(nèi)3D打印支架的礦化作用。圖片來自《生物加工》雜志。

點評：根據(jù)研究人員的說法，充滿細(xì)胞的生物墨水的印刷可以充當(dāng)生成類似組織的結(jié)構(gòu)的基石，代表了一種簡單有效的方法來生產(chǎn)易于植入的結(jié)構(gòu)。印刷干細(xì)胞，保持細(xì)胞活力，增殖和功能的潛力，目前是再生醫(yī)學(xué)生物制造方法尚未解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。基于粘土的生物墨水，如本研究中所研究的那樣，由于其剪切稀化和固有的功能特性，現(xiàn)已證明可為在三維結(jié)構(gòu)中印刷HBMSC提供有吸引力的媒介。

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