3d打印生物相容性组织支架可以帮助替代不可修复的损伤组织

据说，医学的未来将是生物学的，研究人员希望3d打印的生物功能组织将很快被用来替代人体永久受损的组织。

现在，一个研究小组Fraunhofer界面工程与生物技术研究所多年来一直与斯图加特大学在一个独特的项目上合作，为增材制造创造和改进适当的生物墨水。通过改变生物材料的成分，该团队已经成功地扩展了其产品组合，包括血管化和骨墨水。这一进展为制造类似骨骼并包含毛细血管网络的组织结构奠定了基础。

目前，3D打印正在制造业中获得关注，同时也吸引了再生医学世界的大量兴趣。现在，在这种增材制造技术的帮助下，研究人员希望生产出定制的生物相容性组织支架——可以替代永久受损组织的支架。

在斯图加特的Fraunhofer IGB，一个研究小组也在研究生物基墨水，通过3D打印方法在实验室中制造生物植入物。为了开发一个首选的预先编程形状的3D物体，研究人员使用一层一层的技术来打印包含透明质酸或明胶等生物聚合物、活细胞和水介质的液体混合物。这种生物墨水在印刷时继续处于粘性状态，随后受到紫外线(UV)的照射，使它们交联成被称为水凝胶的含水聚合物网络。

生物分子的靶向化学修饰

研究人员可以对生物分子进行化学改变，从而提供具有不同程度的膨胀性和交联性的凝胶。因此，自然组织的稠度可以模仿——从脂肪组织的软凝胶到软骨的强水凝胶。还可以对粘度水平进行广泛的修改:在21摄氏度的室温下，明胶像果冻一样坚硬，不利于打印。为了防止依赖于温度的凝胶化，并使我们能够在不受温度影响的情况下处理它，我们“掩盖”了负责凝胶化的生物分子的侧链粒子系统和配方小组的负责人Achim Weber博士说，并阐明了这一过程中面临的主要困难之一。

另外一个困难是，明胶必须经过化学交联，才能在37°C左右的温度下不会液化。为了实现这一目标，明胶被功能化了两次:在这个例子中，研究人员选择在生物分子中加入可交联的甲基丙烯酸基团，从而取代了非交联的不同部分，隐藏了乙酰基，这是生物打印领域中一种非凡的方法。

我们制定的墨水，为不同的细胞类型和组织结构提供调整条件。

Kirsten Borchers博士，界面工程和材料科学系，Fraunhofer IGB。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

博尔切斯博士负责斯图加特的生物打印项目。

与斯图加特大学合作，研究人员现在已经开发出两种不同的水凝胶环境——一种是不含矿物质成分的软凝胶，可以让血管细胞组装成类似毛细血管的结构;另一种是含有矿物质成分的硬凝胶，可以满足骨细胞的需要。

骨和血管化墨水

研究人员已经根据他们制作的材料包开发出一种骨墨水。该团队的目标是让在这种材料包中加工的细胞复制原始组织，也就是说，自行生成骨组织。制造这种墨水的秘密在于生物分子和骨骼矿物羟基磷灰石的独特组合。

”对细胞来说，最好的人工环境是最接近人体自然条件的环境。这就是为什么我们打印的组织中组织基质的作用是由我们从自然组织基质元素中生成的生物材料来发挥的欧洲杯足球竞彩研究人员说。

由血管化墨水形成的软凝胶能够支持毛细管结构的建立。这些墨水与形成血管的细胞结合在一起。这些细胞移动，彼此移动，并形成包含微小管状结构的毛细血管网络系统。如相关文献所述，与缺乏毛细血管样前置结构的植入物相比，植入这种骨置换物会使生物植入物以相对较快的方式连接到受体血管系统。

如果没有血管化墨水，就不可能成功3d打印更大的组织结构。

阿希姆·韦伯博士，夫琅和费IGB粒子系统与配方组组长。

斯图加特小组的新研究项目涉及软骨再生基质的开发。

无论我们从人体组织中分离出何种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，使它们能够在较长时间内完成特定的功能。

Lisa Rebers，界面过程工程和等离子体技术研究所生物工程师，Universität斯图加特。

作为与斯图加特大学和夫琅和费制造工程和自动化研究所IPA的联合倡议的一部分，夫琅和费IGB将继续在位于斯图加特的大规模个性化高性能中心进行研究项目。Additive4Life欧洲杯足球竞彩跨学科工作组开发了用于生物打印和新技术的可打印生物材料。