組織工程或再生是通過結(jié)合具有最佳化學(xué)和生理條件的細胞和其他材料來改善或替換生物組織的過程，以建立可在其上形成新的活組織的支架。我們已經(jīng)看到許多3D打印的示例用于完成此任務(wù)。以這種方式改造新組織的潛力為器官移植的短缺和在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用提供了答案。

但是，要成為有活力的組織，這些細胞需要通過血管輸送給它們的氧氣，在移植的組織中，氧氣可能需要幾天才能生長。但是一組研究人員正在研究一種解決方案：一種可釋放氧氣的生物墨水，它可以將這種最重要的元素傳遞到3D生物打印組織的細胞中。這樣，細胞就可以在等待血管生長的過程中存活下來。

生物墨水中的心臟細胞（L）沒有氧氣支持，而（R）具有氧氣釋放功能?；罴毎蝗境删G色，死細胞被染成紅色。

圖片：Khademhosseini Lab）

最近的研究團隊來自UCLA，土耳其的Kocaeli大學(xué)，加利福尼亞的Terasaki生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所（TIBI），伊朗的謝里夫工業(yè)大學(xué)，土耳其的Erciyes大學(xué)，法國的洛林大學(xué)和愛荷華大學(xué)。在Advanced Healthcare Materials上發(fā)表了有關(guān)其工作的論文，“充氧細胞的明膠甲基丙烯酰基結(jié)構(gòu)的生物3D打印”。

摘要指出：“在移植的早期階段和新血管形成之前的細胞存活是生物3D打印組織在翻譯應(yīng)用中的主要挑戰(zhàn)。通過諸如過氧化鈣（CPO）之類的O2生成源向移植的細胞補充氧氣（O2）是確保細胞活力的一種有吸引力的方法。過氧化鈣還會產(chǎn)生氫氧化鈣，從而降低生物墨水的粘度，這是生物打印的限制因素。因此，使該解決方案適應(yīng)生物3D打印非常重要。在這項研究中，開發(fā)了一種在pH和粘度方面經(jīng)過優(yōu)化的明膠甲基丙烯?；℅elMA）生物墨水。改進的流變性能導(dǎo)致產(chǎn)生了適合3D生物打印和受控O2釋放的堅固的生物墨水。另外，表征了具有不同CPO濃度的水凝膠的O 2釋放，生物印刷條件和機械性能。作為概念研究的證明，使用含有GelMA bioink的CPO對成纖維細胞和心肌細胞進行生物印刷。在缺氧條件下培養(yǎng)7天后檢查印刷細胞的活力和代謝活性。結(jié)果表明，在低氧條件下，添加CPO可以改善生物打印結(jié)構(gòu)中細胞的代謝活性和細胞活力。”

據(jù)魔猴網(wǎng)了解，為了增強其產(chǎn)生氧氣的明膠甲基丙烯酰基（GelMA）生物墨水的物理和化學(xué)特性，該團隊進行了廣泛的測試，發(fā)現(xiàn)足夠的氧氣被輸送到細胞中，以維持發(fā)育中的組織結(jié)構(gòu)，直到血管完工為止。發(fā)展。一旦發(fā)生這種情況，容器就可以接管氧氣的輸送。即使那樣，生物墨水仍然可以通過提供額外的支持來幫助，以增強更多新組織的生長和再生。

TIBI團隊的首席研究員Samad Ahadian博士解釋說：“通過將氧氣輸送到植入的細胞中，我們將能夠改善組織功能并整合到宿主組織中。類似的方法可用于使功能性組織具有更長的生存期，以便在很長一段時間內(nèi)進行藥物篩選和病理生理學(xué)研究。”此外，研究人員對具有兩種類型的細胞（包括肌肉細胞和心臟細胞）的組織構(gòu)造物進行了實驗，并報告說使用新的生物墨水會產(chǎn)生一些“正效應(yīng)”。

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