科學也可以如此靠近

4D列印的水凝膠葉使艾伯塔大學研究員的研究更接近生物列印器官


2018年4月08日14時 今日科學 3D打印頭條
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近日,加拿大阿爾伯塔大學Ingenuity實驗室的一個科學家小組使用3D列印來創建由天然蛋白質和可列印的水凝膠材料製成的葉子結構。該小組說,該項目使他們更接近於創建一個可植入的生物3D列印器官。

實際上,3D列印的葉子結構不僅僅是3D列印,因為研究人員實際上已經使用了4D列印技術來列印生物物體,這意味著葉子能夠對不同的環境和材料進行物理反應。

由銀納米顆粒、碳納米管和蛋白質製成的特殊樹脂對小葉片形狀進行3D列印。當3D列印的葉片浸沒在水中並暴露於紫外光下時,其中的材料與水反應並將水分子分解成氫氣。

據研究人員介紹,這種反應使得生物列印的形式與氫燃料電池的功能相同,氫燃料電池產生熱量、能量和氧氣。從物理角度來看,當葉子浸沒在水中並受到紫外線照射時,葉子開始膨脹。

「我們已經擴展了一系列工具,以便在我們用新型光固化生物納米墨水列印的設備中融入生物功能作為內在特性,」化學工程研究員Stella Mathews說。「我們稱之為4D列印。這是組織工程的第一步。」

3D列印的葉形結構有效地展示了以成本有效的方式生產定製的氫燃料電池的能力。這本身是令人興奮的,但研究人員認為該項目符合生物3D列印植入式器官。

換言之,4D列印的水凝膠葉片標誌著生物3D列印器官發展的重要成就,儘管距離植入第一個生物列印的心臟之前可能還有一段時間。正如Mathews解釋的那樣:「我們已經穩定了一個因素,這是成千上萬的因素之一。」

目前,Ingenuity實驗室團隊也在研究3D列印半月板,這是緩解衝擊和保護膝蓋的軟骨組織。大多數有膝關節問題或膝關節疼痛的人可能會想了解半月板的所有信息。

對於半月板撕裂的現有治療包括在手術期間植入必須根據患者體型確定的組織。Mathews說,通過生物列印定製的半月板組織,膝蓋手術時間可以大大減少,可以使患者更容易恢復。

她解釋說:「我們會用能夠承受骨骼壓力的機械性能的材料來列印,還有一些可以促進細胞粘附的因素,同時防止人體免疫系統排斥的半月板。但這只是許多階段中的一個。」

在這個研究項目中,該團隊正在壓力下測試生物列印的半月板組織,以確定它在人體內的反應。

最近,該項研究結果已經在RSC Advances雜誌上發表。


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