陶瓷基“墨水” 讓外科醫(yī)生3D打印出帶有活細(xì)胞的骨骼

據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站最新消息，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一種陶瓷基“墨水”，可讓外科醫(yī)生3D打印出帶有活細(xì)胞(用于修復(fù)受損的骨組織)的骨骼。相關(guān)研究發(fā)表在近日的學(xué)術(shù)期刊《高級功能材料》上。

研究人員用一種由磷酸鈣制成的特殊墨水，結(jié)合3D打印機(jī)，開發(fā)了一種名為“全方位陶瓷細(xì)胞懸浮液生物打印”(COBICS)的新技術(shù)，能夠打印出骨骼結(jié)構(gòu)，將這些結(jié)構(gòu)放入水中幾分鐘就會變硬。

新南威爾士大學(xué)化學(xué)學(xué)院的伊曼·魯哈尼博士說：“這種墨水的成分可在水性環(huán)境實現(xiàn)納米結(jié)晶，利用凝固機(jī)制將無機(jī)墨水轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械互鎖的骨磷灰石納米晶體。”它形成的化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于骨骼構(gòu)造，當(dāng)墨水與含有活細(xì)胞的膠原物質(zhì)結(jié)合時，可以形成類似骨骼的組織。墨水配制及其在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化快速且無毒，并且僅在其處于生物環(huán)境，如體液中才會轉(zhuǎn)化，能夠為外科醫(yī)生提供充足的工作時間。

與魯哈尼博士共同開發(fā)這項突破性技術(shù)的副教授克里斯托弗·基利安說：“這項技術(shù)最酷的地方在于，我們可以直接把墨水?dāng)D壓到有細(xì)胞的地方，比如病人骨頭上的一個洞，使其直接進(jìn)入含有細(xì)胞、血管和脂肪的骨頭里，并在該區(qū)域打印出已經(jīng)含有活細(xì)胞的類骨結(jié)構(gòu)。”

“這是一項獨特的技術(shù)。”魯哈尼博士說，“雖然3D打印仿骨結(jié)構(gòu)的想法并不新鮮，但這是第一次可以在室溫下創(chuàng)造出這種材料——具有活細(xì)胞，而且沒有刺激性化學(xué)物質(zhì)或輻射。”

報道稱，將活細(xì)胞變成3D打印結(jié)構(gòu)的一部分，是3D打印技術(shù)的一大進(jìn)步。這項技術(shù)很適合骨缺損原位修復(fù)的臨床應(yīng)用，如創(chuàng)傷、癌癥或大塊骨組織缺損，還可用于疾病建模、藥物篩選等，非常便捷。未來有一天，3D打印機(jī)可能會成為手術(shù)室的永久性固定裝置。

接下來，研究人員將在動物模型上進(jìn)行體內(nèi)試驗，觀察類骨結(jié)構(gòu)中的活細(xì)胞在植入骨組織后是否會繼續(xù)生長。

總編輯圈點：

在微觀尺度上實現(xiàn)精細(xì)的3D生物打印，已經(jīng)不是新鮮事，但活細(xì)胞打印依然是這一領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)。譬如，打印夠不夠準(zhǔn)確、時間窗口是否過短、材料對細(xì)胞夠不夠友好等，都是需要考慮的問題。在新研究中，打印骨骼的材料前所未有的貼合，技術(shù)也變得更為精細(xì)，無疑邁出了活細(xì)胞打印的重要一步。(張佳欣)