3D生物打印技術(shù)是當(dāng)前3D打印技術(shù)中最前沿、最受關(guān)注的領(lǐng)域之一。原因無(wú)他，3D生物打印技術(shù)可能是人類未來器官移植的終極解決方案。未來的器官移植，可能不用再排隊(duì)等待別人的供體，醫(yī)生可以使用病人自己的細(xì)胞3D打印出一個(gè)同樣的器官換上。當(dāng)然要把這樣的場(chǎng)景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)我們還有很長(zhǎng)的路要走。但是，就目前而言，科學(xué)家們的研發(fā)速度堪稱迅猛。

近日，在《Nature Communications》雜志上發(fā)表了一篇論文，詳細(xì)介紹了如何利用生物相容性材料更為有效地修復(fù)人體組織，尤其是關(guān)節(jié)軟骨。

 

由于軟骨既要有一定的機(jī)械強(qiáng)度又有柔韌性，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的科學(xué)家們開發(fā)出了一種全新的3D打印方法——將超細(xì)纖維支架和水凝膠的結(jié)合起來。由此生物打印而成的三維結(jié)構(gòu)無(wú)論是剛度和彈性都類似于人類自然生長(zhǎng)的膝關(guān)節(jié)軟骨。研究人員認(rèn)為，這種獨(dú)特的生物制造方法具有支持人類軟骨細(xì)胞生長(zhǎng)和交聯(lián)的能力，并且可用于軟組織工程研究的其它領(lǐng)域，比如器官組織工程和乳房重建等。

為了創(chuàng)建出一個(gè)此種方法的樣本結(jié)構(gòu)，研究人員們使用了一種相對(duì)較新的3D打印技術(shù)—— 熔體靜電紡絲寫入（melt electrospinning writing）。

所謂的熔體靜電紡絲（M-ESP），是一種使帶電荷的聚合物熔體在靜電場(chǎng)中形成射流來制備聚合物超細(xì)纖維的加工方法。據(jù)了解，在本項(xiàng)研究中，該方法有助于提供用于細(xì)胞生長(zhǎng)的空間，同時(shí)還有助于細(xì)胞所需要的機(jī)械剛性。最終打印出的結(jié)構(gòu)不盡能夠?qū)崿F(xiàn)自然愈合，而且有助于促進(jìn)新組織的生長(zhǎng)。

 

“（熔體靜電紡絲寫入）可以讓我們更加緊密地模仿大自然的方式來打造關(guān)節(jié)軟骨。”該論文的主要作者之一Dietmar W. Hutmacher教授稱，“這意味著我們要使用非常細(xì)的纖維組成的網(wǎng)絡(luò)來加固軟凝膠—蛋白聚糖或者是在我們的實(shí)驗(yàn)中使用的生物相容性水凝膠。”

Hutmacher和他的研究伙伴聲稱他們獲得了突破性的發(fā)現(xiàn)，這一成果具有廣泛的應(yīng)用前景。該研究團(tuán)隊(duì)的成員來自澳大利亞、德國(guó)、荷蘭和英國(guó)等國(guó)家。

“新的方法看起來不僅可以用于關(guān)節(jié)修復(fù)，同時(shí)也可以用于腫瘤切除術(shù)之后的乳房再造或者心臟組織工程。”Hutmacher說。“我們只需在肌下植入支架，經(jīng)過纖維增強(qiáng)的水凝膠可以促進(jìn)大量乳房組織、以及具有生物力學(xué)高負(fù)載特性的心臟瓣膜的再生。”

 

Hutmacher教授及其合作伙伴——來自TUM的Arndt Schilling教授、Jan-Thorsten Schantz博士、Elizabeth Balmayor博士，以及來自亞琛工業(yè)大學(xué)的Stefan Jockenhövel 教授和Petula Mela博士——宣稱，他們計(jì)劃把下一階段的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向乳腺組織工程和心臟瓣膜組織工程。