據(jù)南極熊了解，由哥本哈根大學生物系MichaelKühl教授領導的國際研究團隊開發(fā)了一種新的生物3D打印方法，用于監(jiān)測復雜的組織結(jié)構(gòu)。Kühl教授與德累斯頓技術(shù)大學（骨轉(zhuǎn)移，關(guān)節(jié)和軟組織研究中心）的德國同事一起，將氧敏感納米粒子用于凝膠材料，可用于復雜，生物膜和組織樣結(jié)構(gòu)的3D打印?；罴毎约皟?nèi)置化學傳感器。這項工作剛剛發(fā)表在最新的材料科學期刊AdvancedFunctionalMaterials上。
Kühl解釋說：“3D打印是一種廣泛的技術(shù)，用于生產(chǎn)塑料，金屬和其他非生物材料中的物體。同樣，活細胞可以用生物相容性凝膠材料（bioinks）進行3D打印，這種3D生物打印是一個快速發(fā)展的領域，例如在生物醫(yī)學研究中，干細胞以3D打印結(jié)構(gòu)培養(yǎng)，模仿組織和骨骼的復雜結(jié)構(gòu)。這種嘗試缺乏對生物打印結(jié)構(gòu)中生長的細胞代謝活動的在線監(jiān)測，目前，這種測量很大程度上依賴于破壞性采樣。目前開發(fā)的解決方案正在申請專利。“
該小組通過將發(fā)光氧敏感納米顆粒實施到印刷基質(zhì)中來開發(fā)功能化生物鏈。當藍光激發(fā)納米粒子時，它們發(fā)出與局部氧氣濃度成比例的紅色發(fā)光-氧氣越多，紅色發(fā)光越少。可以用相機系統(tǒng)對生物打印的生物結(jié)構(gòu)上的紅色發(fā)光和因此氧的分布進行成像。這允許氧氣分布和動力學的在線，非侵入性監(jiān)測，其可以映射到3D生物打印構(gòu)造中的細胞的生長和分布，而無需破壞性取樣。
重要的是納米粒子的添加不會改變生物聚合物的機械性能，例如在印刷過程中避免細胞應力和死亡。此外，納米粒子不應該抑制或干擾細胞。我們有解決了這些挑戰(zhàn)，因為我們的方法顯示出良好的生物相容性，可以與微藻以及敏感的人類細胞系一起使用。
最近發(fā)表的研究證明了如何校準和使用用傳感器納米顆粒功能化的bioinks，例如，用于監(jiān)測具有一種或幾種細胞類型的生物打印結(jié)構(gòu)中的藻類光合作用和呼吸作用以及干細胞呼吸。
“這是3D生物打印的一個突破?，F(xiàn)在可以在線監(jiān)測細胞的氧代謝和微環(huán)境，并在完整的3D打印生命結(jié)構(gòu)中進行非侵入性監(jiān)測”，Kühl教授說。“在較大的組織或骨骼樣結(jié)構(gòu)中培養(yǎng)干細胞的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是確保為細胞提供足夠的氧氣?，F(xiàn)在可以在可視化3D生物打印結(jié)構(gòu)中的氧氣條件，例如快速實現(xiàn)在不同設計的構(gòu)建體中測試和優(yōu)化干細胞生長。“
Kühl教程表示：使用功能化生物鏈接的3D生物打印是一種新的強大技術(shù)，可以應用于生物醫(yī)學以外的許多其他研究領域。例如，將這些先進的材料科學和傳感器技術(shù)與我在微生物學和生物光子學方面的研究結(jié)合起來非常鼓舞人心。目前正在使用3D生物打印來研究微生物相互作用和光生物學。
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