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(dǎo)讀：隨著全球意外傷害和慢性病的增加，以及面臨進(jìn)入超高齡社會等嚴(yán)峻局勢，3D 生物打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)展現(xiàn)出了強(qiáng)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(xì)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(xué)過程進(jìn)行固化。然而，這個過程涉及到的化學(xué)交聯(lián)劑和紫外線也會對墨水中的細(xì)胞產(chǎn)生傷害，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

2023年4月20日，南極熊獲悉，來自韓國科學(xué)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(xiàng)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(shí)上，最近世界各地有許多 3D 生物打印項(xiàng)目被公布出來。例如，來自加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布學(xué)院近日推出了一項(xiàng)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(shè)計(jì)了一種能夠直接修復(fù)因疾病或受傷而受損的人體組織或器官的3D生物打印機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)也被用于研究蚊媒疾病。它有許多令人興奮的應(yīng)用，但由于過程的復(fù)雜性，一直難以起步。然而，這項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)由該研究所生物材料中心的 Song Soo-Chang 博士領(lǐng)導(dǎo)。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(xué)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(jī)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(tuán)隊(duì)使用 3D 生物打印機(jī)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(yīng)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(tuán)隊(duì)添加了一種具有骨形態(tài)生成蛋白的生長因子，它是細(xì)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(xì)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(tuán)隊(duì)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(jìn)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(jì)劃將其應(yīng)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�！�