納米工程Bioink可以簡(jiǎn)化生物負(fù)載3D凝膠的印刷

（文章來(lái)源：攜手健康網(wǎng)）

德州農(nóng)工大學(xué)的最新消息表明，關(guān)于3D生物打印結(jié)構(gòu)的有據(jù)可查的故事可能需要修正。這些故事說(shuō)3D生物打印結(jié)構(gòu)在摻入治療性蛋白質(zhì)方面做得很差。但是現(xiàn)在看來(lái)，這些結(jié)構(gòu)可以很容易地裝載治療性蛋白質(zhì)，可以將其長(zhǎng)時(shí)間隔離，然后逐漸釋放以控制細(xì)胞功能。

3D生物打印正在成為一種有希望的方法，用于快速制造用于設(shè)計(jì)新型，健康，功能組織的含細(xì)胞構(gòu)建體。但是，3D生物打印的主要挑戰(zhàn)之一是缺乏對(duì)細(xì)胞功能的控制。生長(zhǎng)因子是一類特殊的蛋白質(zhì)，可以控制細(xì)胞的命運(yùn)和功能。但是，這些生長(zhǎng)因子不能輕易長(zhǎng)時(shí)間地?fù)饺?D生物打印結(jié)構(gòu)中。

在德克薩斯A&M進(jìn)行的一項(xiàng)最新研究中，生物醫(yī)學(xué)工程師Akhilesh K. Gaharwar博士實(shí)驗(yàn)室的研究人員配制了一種生物墨水，以促進(jìn)能夠在精確位置釋放蛋白質(zhì)治療劑的3D結(jié)構(gòu)的打印。該研究人員的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《高級(jí)醫(yī)療保健材料》上，標(biāo)題為“ 使用納米工程化的生物墨水控制和指導(dǎo)細(xì)胞遷移以3D方式打印治療性蛋白質(zhì) ”。

“向聚(乙二醇)-二硫蘇糖醇(PEGDTT)中添加2D納米硅酸鹽導(dǎo)致形成剪切稀化的生物油墨，并具有較高的可印刷性和結(jié)構(gòu)保真度，”該論文的作者詳細(xì)介紹?！翱梢酝ㄟ^(guò)改變PEG：PEGDTT的比例和納米硅酸鹽的濃度來(lái)調(diào)節(jié)3D打印結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能，膨脹動(dòng)力學(xué)和降解速率?！?/p>

本質(zhì)上，德克薩斯州A&M團(tuán)隊(duì)找到了一種打印水凝膠的方法，水凝膠是一種可以吸收和保留大量水的3D結(jié)構(gòu)，可以隔離治療性蛋白質(zhì)。研究小組使用了一種生物墨水，其中摻入了一種惰性聚合物聚乙二醇(PEG)，這對(duì)組織工程非常有利，因?yàn)樗粫?huì)激發(fā)免疫系統(tǒng)。

典型的PEG聚合物溶液粘度低，這會(huì)使3D打印復(fù)雜化。為了克服這一局限性，研究小組將PEG聚合物與納米顆粒結(jié)合在一起。與聚合物水凝膠本身相比，這種組合產(chǎn)生了新型的生物墨水水凝膠，可支持細(xì)胞生長(zhǎng)并且可印刷性增強(qiáng)。

在試驗(yàn)載有促血管生成治療劑的3D打印結(jié)構(gòu)時(shí)，得克薩斯州A&M科學(xué)家觀察到該治療劑的持續(xù)釋放，促進(jìn)了人內(nèi)皮臍靜脈細(xì)胞的快速遷移?？茖W(xué)家斷言：“這種設(shè)計(jì)具有生物活性的墨水以控制和指導(dǎo)細(xì)胞行為的方法，可以用來(lái)為再生醫(yī)學(xué)設(shè)計(jì)3D復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)?！?/p>

這種新技術(shù)基于Gaharwar開(kāi)發(fā)的納米粘土平臺(tái)，可用于蛋白質(zhì)治療劑的精確沉積。這種生物墨水配方具有獨(dú)特的剪切稀化特性，可以注入材料。然后，材料迅速停止流動(dòng)，固化并停留在原位，這對(duì)于3D生物打印應(yīng)用程序是非常需要的。

該論文的主要作者，德克薩斯A&M生物醫(yī)學(xué)工程師Charles W. Peak博士說(shuō)：“這種使用納米粘土的配方螯合了增加細(xì)胞活性和增殖的治療藥物。” “此外，生物活性治療劑的延長(zhǎng)交付可以改善3D打印支架內(nèi)的細(xì)胞遷移，并有助于支架的快速血管生成?！?/p>

Gaharwar說(shuō)，延長(zhǎng)治療藥物的使用還可以通過(guò)降低治療藥物的濃度以及最大程度地減少與超生理學(xué)劑量有關(guān)的不良副作用來(lái)降低總成本。他說(shuō)：“總體而言，這項(xiàng)研究提供了以3D打印蛋白質(zhì)療法的原理性證明，該療法可用于控制和指導(dǎo)細(xì)胞功能。”
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