研究人员创造出可将氧气输送至3D打印组织细胞的生物墨水

      白令三维9月16日讯，组织工程或再生是通过结合具有最佳化学和生理条件的细胞和其他材料来 改善或替换生物组织的过程，以建立可在其上形成新的活组织的支架。我们已经看到许多3D打印的示例用于完成此任务。以这种方式改造新组织的潜力为器官移植的短缺和在药物发现中的应用提供了答案。

       但是，要成为有活力的组织，这些细胞需要通过血管输送给它们的氧气，在移植的组织中，氧气可能需要几天才能生长。但是一组研究人员正在研究一种解决方案：一种可释放氧气的生物墨水，它可以将这种最重要的元素传递到3D生物打印组织的细胞中。这样，细胞就可以在等待血管生长的过程中存活下来。

生物墨水中的心脏细胞（L）没有氧气支持，而（R）具有氧气释放功能。活细胞被染成绿色，死细胞被染成红色。图片：Khademhosseini Lab）

         最近的研究团队来自UCLA，土耳其的Kocaeli大学，加利福尼亚的Terasaki生物医学创新研究所（TIBI），伊朗的谢里夫工业大学，土耳其的Erciyes大学，法国的洛林大学和爱荷华大学。在Advanced Healthcare Materials上发表了有关其工作的论文，“充氧细胞的明胶甲基丙烯酰基结构的生物3D打印”。

         摘要指出：“在移植的早期阶段和新血管形成之前的细胞存活是生物3D打印组织在翻译应用中的主要挑战。通过诸如过氧化钙（CPO）之类的O2生成源向移植的细胞补充氧气（O2）是确保细胞活力的一种有吸引力的方法。过氧化钙还会产生氢氧化钙，从而降低生物墨水的粘度，这是生物打印的限制因素。因此，使该解决方案适应生物3D打印非常重要。在这项研究中，开发了一种在pH和粘度方面经过优化的明胶甲基丙烯酰基（GelMA）生物墨水。改进的流变性能导致产生了适合3D生物打印和受控O2释放的坚固的生物墨水。另外，表征了具有不同CPO浓度的水凝胶的O 2释放，生物打印条件和机械性能。作为概念研究的证明，使用含有GelMA bioink的CPO对成纤维细胞和心肌细胞进行生物打印。在缺氧条件下培养7天后检查打印细胞的活力和代谢活性。结果表明，在低氧条件下，添加CPO可以改善生物打印结构中细胞的代谢活性和细胞活力。”

         据白令三维了解，为了增强其产生氧气的明胶甲基丙烯酰基（GelMA）生物墨水的物理和化学特性，该团队进行了广泛的测试，发现足够的氧气被输送到细胞中，以维持发育中的组织结构，直到血管完工为止。发展。一旦发生这种情况，容器就可以接管氧气的输送。即使那样，生物墨水仍然可以通过提供额外的支持来帮助，以增强更多新组织的生长和再生。

         TIBI团队的首席研究员S3D打印ad Ahadian博士解释说：“通过将氧气输送到植入的细胞中，我们将能够改善组织功能并整合到宿主组织中。类似的方法可用于使功能性组织具有更长的生存期，以便在很长一段时间内进行药物筛选和病理生理学研究。”此外，研究人员对具有两种类型的细胞（包括肌肉细胞和心脏细胞）的组织构造物进行了实验，并报告说使用新的生物墨水会产生一些“正效应”。