一種新的自動化過程打印包含均勻分布的細(xì)胞的基于肽的水凝膠支架。支架能很好地保持它們的形狀，并成功地促進(jìn)了持續(xù)數(shù)周的細(xì)胞生長。

“生物打印”——包含活細(xì)胞的 3D 打印——具有徹底改變組織工程和再生醫(yī)學(xué)的潛力?？茖W(xué)家們已經(jīng)嘗試使用天然和合成的“生物墨水”打印出支架，這些支架在細(xì)胞生長并形成具有特定形狀的組織時將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。但是?xì)胞存活存在挑戰(zhàn)。天然生物墨水，如明膠和膠原蛋白，需要用化學(xué)品或紫外線處理以保持其形狀，這會影響細(xì)胞活力。迄今為止測試的合成聚合物水凝膠還需要使用嚴(yán)酷的化學(xué)品和威脅細(xì)胞存活的條件。

KAUST 生物工程師 Charlotte Hauser 帶領(lǐng)一組研究人員開發(fā)了一種使用超短肽作為支架墨水基礎(chǔ)的生物打印工藝。他們使用氨基酸異亮氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸和環(huán)己基丙氨酸的不同組合設(shè)計了三種肽。

對于實際打印，該團隊使用了一種新穎的三入口噴嘴。肽生物墨水進(jìn)入一個入口，緩沖溶液進(jìn)入另一個入口，然后通過第三個入口添加細(xì)胞。這使得肽墨水逐漸與緩沖溶液混合，然后與噴嘴出口處的細(xì)胞結(jié)合。一旦墨水被噴射出來，它就會立即凝固，捕獲其結(jié)構(gòu)內(nèi)的細(xì)胞。

“找到一種支持細(xì)胞長期存活且可打印的細(xì)胞友好型生物材料具有挑戰(zhàn)性，”博士說。學(xué)生 Hepi Hari Susapto。“我們由自組裝超短肽水凝膠制成的生物墨水有效地解決了這一挑戰(zhàn)。”

該團隊能夠打印高達(dá) 4 厘米的圓柱體，如上圖所示，以及一個類似人的鼻子，它們的形狀都很好。

人成纖維細(xì)胞、人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和小鼠腦神經(jīng)元在水凝膠基質(zhì)內(nèi)存活并增殖良好。科學(xué)家們進(jìn)一步誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在打印支架內(nèi)在 4 周內(nèi)分化為彈性軟骨樣組織。

該團隊目前正致力于改變其生物墨水的表面化學(xué)性質(zhì)，使其更接近于人體細(xì)胞環(huán)境。

“我們的下一步是生物打印 3D 疾病模型和微型器官，用于高通量藥物篩選和診斷，”豪瑟說。“這些可以幫助減少尋找更有效和個性化藥物的時間和成本。”

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