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賓州州立大學研究人員3D打印多孔組織鏈讓軟骨再生

2018-12-25

在我們看到3D打印器官移植之前,生物3D打印仍然存在許多需要解決的問題。其中一個關鍵問題是弄清楚如何在印刷或工程組織中培養血管,但賓夕法尼亞州立大學的研究人員已經找到了一種替代這種想法的方法,創造了具有微孔的組織,其允許營養和氧氣擴散到關鍵。

賓州州立大學研究人員3D打印多孔組織鏈讓軟骨再生

“組織製造的一個問題是我們不能使它們的尺寸變大,”工程科學與力學副教授Ibrahim T. Ozbolat說。 “如果養分和氧氣沒有辦法進入,細胞會死亡。” 據研究人員稱,用微孔建造組織構建塊是血管化或組織內血管生長的替代方法。他們將構建塊稱為“多孔組織鏈”。它們始於人類脂肪衍生的幹細胞,並與海藻酸鈉成孔劑混合。來自海藻的海藻酸鈉可以被印刷成微小的顆粒,當溶化時,在組織的織物中留下孔。研究人員將幹細胞和海藻酸鈉用於3D打印未分化組織的束,然後將它們組合在一起,通過3D打印它們彼此相鄰,並形成一塊組織。 研究人員隨後將組織暴露於化學混合物中,導致幹細胞分化,使細胞變成骨骼或軟骨。孔允許流體流到所有幹細胞。據了解,這些股線能夠保持25%的孔隙率和85%的孔隙連通保持至少三周。

“這些貼片可以植入骨骼或軟骨中,取決於它們是哪種細胞,”Ozbolat說。 “它們可用於骨關節炎,整形手術的貼片,如鼻中隔的軟骨,膝關節修複和其他骨或軟骨缺損。”

賓州州立大學研究人員3D打印多孔組織鏈讓軟骨再生

副教授Ibrahim T. Ozbolat

軟骨往往比骨更容易生產,因為在人體中,軟骨沒有血管穿過它。然而,一些骨骼是天然多孔的,因此工程化組織中的孔隙度意味著修複或替換天然骨骼的更大潛力。目前隻能製作微小的組織塊,但它們比在腳手架上生長人造組織更容易製造。 該研究記錄在一篇題為“多孔組織鏈:用於可擴展組織製造的無血管構建塊”的論文中。該工作具有很大的骨和軟骨再生潛力,研究人員也正在考慮將他們的技術應用於肌肉,脂肪和其他組織。


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