在生物3D打印技術的研發(fā)過程中，盡管充滿細胞的生物打印結構在人體組織和器官移植中具有巨大潛力，但該技術仍然被打印速度、打印分辨率以及對體系結構復雜性等方面限制，無法被廣泛使用。近期瑞典隆德大學的研究人員開發(fā)了一種新型3D可打印生物墨水，可以使人體器官的3D打印距離現(xiàn)實更進一步。
rECM水凝膠的生物相容性和血管生成潛力
該校副教授和該研究的高級作者達西·瓦格納（Darcy Wagner）和她的團隊首先將海藻的藻酸鹽與肺組織的細胞外基質結合起來，形成了生物墨水。然后將生物墨水中載有在人氣道中發(fā)現(xiàn)的干細胞，并進行3D打印以形成模仿這些氣道的復雜且機械穩(wěn)定的組織構造。
瓦格納說：“我們從制造小管開始，從小做起，因為這是氣道和肺血管中都存在的特征。” “通過將我們的新型生物墨水與從患者氣道分離的干細胞一起使用，我們能夠對具有多層細胞并隨時間保持開放的小氣道進行生物打印。”
3D打印構造包括可灌輸?shù)墓茏雍头种ЫY構，這些結構和分支結構跨越了人體組織的解剖長度尺度，并且不需要外部支撐結構。生物墨水中細胞外基質的存在有助于增強人類祖細胞（干細胞的后代，它們進一步分化以形成專門的細胞類型）的存活，從而實現(xiàn)生物印刷過程中組織特異性細胞的分化和植入物中血管的形成移植部位。
對于移植部位，研究小組使用了一種小鼠模型，該模型與器官移植患者的免疫抑制作用非常相似。免疫抑制是指免疫系統(tǒng)無法正常運行的狀態(tài)，這可能是由諸如此類的醫(yī)療程序引起的。
根據(jù)Wagner的說法，由開發(fā)的生物墨水形成的3D打印構造物可抑制異物反應，具有促血管生成作用并支持血管形成。這是由于生物墨水在印刷過程中和印刷過程之后均能保持其生物活性的結果。
“這些下一代生物墨水還支持氣道干細胞成熟為成年人類氣道中發(fā)現(xiàn)的多種細胞類型，這意味著需要打印的細胞類型更少，從而簡化了打印由多種細胞類型組成的組織所需的噴嘴數(shù)量，”她解釋。
人類來源的rECM水凝膠可作為呼吸道的生物墨水
為了團隊繼續(xù)研究和改進他們新開發(fā)的生物墨水，需要進一步提高3D生物打印的分辨率。更高分辨率的打印將使研究人員能夠3D打印更多的遠端肺組織和肺泡，這對于氣體交換至關重要，并使完全3D打印的肺部更加接近現(xiàn)實。
瓦格納表示：“我們希望可用的3D打印機的技術進一步改進，以及生物墨水的進一步發(fā)展，將能夠實現(xiàn)更高分辨率的生物打印，以便工程化將來可用于移植的更大的組織，”她說。“我們還有很長的路要走。”
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