高保真度的细胞友好型生物打印增强了其医疗适用性

如果器官损伤可以通过在实验室中培育新器官来修复，结果会怎样呢?提高研究人员将活细胞按需打印成几何形状明确、柔软的复杂 3D 架构的能力对于此类工作以及无动物理学测试至关重要。

在最近发表在《ACS 生物材料科学与工程》上的一项研究中，大阪大学的研究人员克服了先前阻碍细胞生长和生物打印结构几何保真度的限制。这项工作可能有助于使 3D 打印的细胞结构更接近于模仿生物组织和器官。

自从 1988 年首次使用标准喷墨打印机进行生物打印以来，研究人员一直在探索这种逐层组织组装程序再生受损身体部位和测试医学假设的潜力。生物打印是从打印喷嘴中喷射出含有细胞的“墨水”以形成3D结构。通常打印硬结构比打印软结构更容易。然而，就印刷结构中的细胞生长而言，软结构是优选的。当打印软结构时，在打印载体上这样做是有效的;然而，填充在容器中的载体中墨水的固化可能导致其被来自载体的不需要的物质污染。这项工作的目标是使用无污染的印刷支撑物将墨水固化成软基质，同时保留细胞活力。

该研究的主要作者 Takashi Kotani 解释道：“在我们的方法中，3D 打印机交替分配含有细胞的墨水和打印支撑物。有趣的是，支撑物还有助于促进墨水凝固。” . 墨水凝固所需的一切都在支撑物中，去除支撑物后，软印刷单元结构的几何形状保持不变。”

来自载体的过氧化氢使墨水中的酶能够引发墨水凝胶化，从而在几秒钟内形成凝胶封闭的细胞组装体。这种快速凝胶化防止了组件在形成过程中的污染。移除支撑后，很容易获得简单的 3D 结构，例如倒梯形几何形状以及人鼻子形状(包括鼻梁、孔和悬垂物)。

“我们基本上保留了小鼠成纤维细胞的几何形状和生长，并且这些细胞至少可以存活两周，”资深作者 Shinji Sakai 说。“这些细胞也会粘附在我们的构建体上并在其上增殖，这凸显了我们的工作在组织工程方面的潜力。”

这项新技术是人类细胞组装和组织工程向前迈出的重要一步。进一步的工作可能包括进一步优化墨水和支撑，以及将血管纳入人造组织中，以提高其与生理结构的相似性。再生医学、药物理学和其他领域都将受益于这项工作以及生物打印精确保真度的进一步提高。

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