Fraunhofer-Gesellschaft 医生
柯尔斯顿·博尔彻斯校准打印喷嘴
信用:弗劳恩霍夫-德国 医学的未来是生物学的——科学家们希望我们将很快使用三维打印的生物功能组织来替代身体中不可修复的受损组织
IGB弗劳恩霍夫界面工程和生物技术研究所的一组研究人员多年来一直与斯图加特大学合作开展一个项目，为添加剂制造开发和优化合适的生物链接
通过改变生物材料的成分，研究人员已经成功地扩大了他们的产品组合，包括骨和血管形成墨水
这为制造以毛细血管网络为特征的骨样组织结构奠定了基础
三维打印不仅在制造业取得进展，而且在再生医学领域也变得越来越重要
科学家们现在希望使用这种添加制造方法来制造定制的生物相容性组织支架，以替代不可修复的受损组织
斯图加特弗劳恩霍夫IGB大学的一组研究人员也在研究生物基墨水，用于在实验室使用三维打印技术制造生物植入物
为了创建一个三维物体，使其具有所需的预编程形状，该团队采用了一种逐层的方法来打印一种液体混合物，该液体混合物包含生物聚合物，如明胶或透明质酸、水性介质和活细胞
这些生物油墨在印刷过程中保持粘性状态，然后暴露在紫外光下，使它们交联成含水的聚合物网络，称为水凝胶
生物分子的靶向化学修饰 科学家可以对生物分子进行化学修饰，使所得凝胶具有不同程度的交联和膨胀性
这使得模仿天然组织的一致性成为可能——从用于软骨的更强水凝胶到用于脂肪组织的更软凝胶
还可以对粘度水平进行广泛的调整:“在21摄氏度的室温下，明胶像果冻一样坚硬，不利于印刷
为了防止依赖于温度的凝胶化，并使我们能够不受温度影响地处理凝胶化，我们“掩盖”了负责凝胶化明胶的生物分子的侧链
基于粒子的系统和配方小组的负责人阿奇姆·韦伯解释了在这个过程中遇到的一个关键挑战
另一个挑战是明胶必须是化学交联的，以防止它在37度左右液化
为了实现这一点，它被功能化了两次:在这种情况下，研究小组选择了将可交联的甲基丙烯酰基整合到生物分子中，从而取代非交叉链接的各个部分，掩蔽乙酰基——这是生物打印领域的一种独特方法
“我们配制的墨水为不同的细胞类型和组织结构提供了调整后的条件，”博士说
柯尔斯顿·博尔彻斯，负责斯图加特的生物打印项目
包含各种生物墨水配方的注射器
信用:弗劳恩霍夫-德国 在与斯图加特大学的合作中，该团队最近成功地创造了两种不同的水凝胶环境:含有矿物质成分的较硬凝胶以适应骨细胞，而不含矿物质成分的较软凝胶使血管细胞能够形成类似毛细血管的结构
骨和血管形成墨水 研究人员已经在他们创造的材料套件的基础上成功地生产出了骨墨
他们的目标是使试剂盒中处理的细胞能够再生原始组织，换句话说，能够自己形成骨组织
创造这种墨水的秘密在于骨矿物质粉末羟基磷灰石和生物分子的特殊混合物
“细胞的最佳人工环境是最接近人体自然条件的环境
这就是为什么我们印刷的组织中的组织基质的作用是由我们从天然组织基质中产生的生物材料来扮演的，”这位科学家说
血管化墨水形成支持毛细血管结构建立的软凝胶
形成血管的细胞包含在墨水中
细胞移动、相互迁移并形成由小管状结构组成的毛细血管网络系统
如果植入这种骨替代物，生物植入物将比没有毛细血管样预结构的植入物更快地连接到受体的血管系统，如相关文献中所详述的
“如果没有血管化墨水，很可能无法成功地三维打印更大的组织结构，”韦伯说
斯图加特团队的最新研究项目包括开发软骨再生基质
“无论我们从身体组织中分离出什么类型的细胞并在实验室中繁殖，我们都必须创造一个合适的环境，让它们能够在更长的时间内完成特定的功能，”该团队的生物工程学家丽莎·雷伯斯解释说
作为与弗劳恩霍夫制造工程及自动化研究所和斯图加特大学的联合倡议的一部分，弗劳恩霍夫IGB公司继续在斯图加特的大规模个性化高性能中心开展研究工作
额外生命跨学科工作组负责为生物打印创造新技术和可打印生物材料
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