當(dāng)前的生物打印被定義為通過層疊活細(xì)胞來三維打印生物組織和器官。這意味著,科學(xué)家們不僅能夠打印動物組織,也能夠3D打印植物組織,甚至還可以把動物細(xì)胞與植物細(xì)胞結(jié)合起來打??!
動物細(xì)胞與植物細(xì)胞的混合打??!是不是感到不可思議?其實科學(xué)家們已經(jīng)做到了。近日,德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)的食品技術(shù)和生物過程工程研究,與該校另一家研究機構(gòu)大學(xué)醫(yī)院醫(yī)學(xué)系骨骼、關(guān)節(jié)和軟組織研究中心攜手合作,3D打印出了含藻水凝膠支架,該支架可用于3D打印人體組織以及其它的醫(yī)療應(yīng)用。
在《生命科學(xué)工程(EngineeringinLifeSciences)》雜志近日發(fā)表的一篇論文上,研究人員們描述了實現(xiàn)這一成果的多個步驟。首先,研究人員必須證明,他們能夠3D打印可生長的、活的微藻。要做到這一點,他們先將藻酸鹽基水凝膠與單細(xì)胞綠——藻萊茵衣藻混合在一起。然后將混合物放入一個盒子里并將其導(dǎo)入一個3通道計量系統(tǒng)內(nèi)使用。然后通過氣動計量控制系統(tǒng)以大約10毫米/秒的速率一層一層將其沉積到平臺上。從此,這些3D打印的水凝膠/藻類混合物會在室溫狀態(tài)兼陽光下培養(yǎng)數(shù)天。如希望的那樣,這些3D打印物隨著藻類的生長逐漸變綠,并向周圍的環(huán)境釋放氧氣。
“這種快速成型方法在微藻封裝上的使用可望為其他不同的應(yīng)用打開新的有趣的可能性,”研究人員寫道。
這樣的應(yīng)用可能對健康和能源領(lǐng)域產(chǎn)生驚人的影響。例如,微藻可以用于制造保健食品、化妝品,對抗炎癥、細(xì)菌、甚至癌癥的藥品,以及生物燃料和過濾系統(tǒng)等。而更令人難以置信的是3D打印的微藻能夠用在3D打印的人或哺乳動物組織上。
“將人類細(xì)胞和藻類細(xì)胞放在同一個生物支架上,其兩種細(xì)胞類型可以密切接近培養(yǎng)的總體可能性已經(jīng)成功地在本研究中展示出來了?!毖芯咳藛T寫道。
當(dāng)前,科學(xué)家們3D打印人或其它動物的組織時所面臨的一個主要的障礙就是如何向組織內(nèi)的細(xì)胞供應(yīng)氧氣。尤其是在目前3D打印血管的技術(shù)還不夠完善的情況下,這就成了一個大問題。而在人體組織周圍安置能夠生產(chǎn)氧氣的微藻(見下面的示意圖),使其向細(xì)胞供應(yīng)其存活和生長所必需的氧氣和其他次生代謝產(chǎn)物就成了一個理想的解決辦法。
盡管研究人員已經(jīng)證明,人類細(xì)胞和植物細(xì)胞彼此靠近共同培養(yǎng)是可以的。但在這種方法能夠用于醫(yī)療之前,科學(xué)家們還有還有很多工作要做。根據(jù)在這樣的生物打印技術(shù)中使用的人類細(xì)胞類型不同,必須要對周邊條件進行完美優(yōu)化,使藻類能夠充分地支持人類細(xì)胞的生長和存活。
無論如何,科學(xué)家正在進行的這項研究從長遠(yuǎn)來看將對3D生物打印未來產(chǎn)生重大影響
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