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丝纤维改善了3D打印的人造组织和器官的生物墨水

在早期研究中,您如何测试一种潜在的药物是否有效地靶向人类肿瘤,器官或身体其他部位?您如何长出新手或其他身体部位?研究人员正处于使用3-D细胞打印技术进行此类开发的早期阶段。一种在打印后将细胞固定到位的标准方法(目前尚不可用)将帮助研究人员避免在每次新研究中都需要“重新发明轮子”。

大阪大学的研究人员最近在《今日材料生物》杂志上发表的一项研究中,使用了通过机械分解获得的丝纳米纤维来增强印刷过程,而不会损坏细胞或细胞组件。丝绸对这种应用的吸引力在于,丝绸被认为是对人类安全的材料。这一发展将有助于将3D细胞打印研究带出实验室,并进入现实世界的生物医学用途。

为了获得纤维,研究人员从原始蚕丝开始,然后从中去除丝胶蛋白,因为这种蛋白会引起患者发炎。接下来,研究人员将剩余的生物相容性材料研磨成纳米纤维。可以使用常规实验室设备对纤维进行灭菌(不损坏纤维)以用于医疗用途。

第一作者Shinji Sakai说:“我们的蚕丝纤维是生物墨水细胞印刷介质的极好添加剂。” “它们与许多介质兼容,例如含有明胶,壳聚糖或透明质酸的介质,使其具有广泛的潜在应用范围。”

纤维的主要目的是确保生物墨水中的细胞在打印后保持其3-D位置而不会损坏细胞。纤维通过增强生物油墨的完整性并使印刷过程中经常施加在细胞上的有害高机械应力降至最低,从而实现了这一目的。

酒井教授解释说:“各种机械实验说的都是同一件事:纳米纤维增强了印刷介质的性能。” “例如,杨氏模量(一种衡量硬度的指标)增加了几倍,并在一个多月内保持了增长。”

纤维有助于印刷后的构造在印刷后保持其结构完整性。例如,仅当用含有蚕丝纤维的生物墨水印刷时,鼻形构造才保持其形状。在有或没有添加纤维的印刷生物墨水中,一周后,超过85%的生物墨水细胞仍然存活,这表明添加纤维不会损坏细胞。

当前的电池打印技术通常会严重损坏电池或无法长时间保持预期的形状。此处的研究有助于克服这些局限性,从而有助于推进药物发现,再生医学和许多其他正在进行的高影响力生物医学研究领域,并具有振兴丝绸工业的潜在附加经济利益。

文章“丝素蛋白纳米纤维:用于挤出3-D生物打印的有前途的油墨添加剂”发表在《今日材料》杂志上。

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