2021年1月26日
在新南威尔士大学的科学家们展示了他们可以打印含有活细胞的骨样结构后，3D打印机可能有一天会成为手术室的永久固定设备。新南威尔士大学悉尼分校的科学家们开发了一种基于陶瓷的墨水，这种墨水可以让外科医生在未来3d打印带有活细胞的骨头部分，可以用来修复受损的骨组织。
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科学家们利用3d打印机，使用由磷酸钙组成的特殊墨水，开发了一种名为“细胞悬浮陶瓷全向生物打印”(COBICS)的新技术，使他们能够打印出在水中几分钟内就会硬化的骨状结构。
新南威尔士大学化学学院的Iman Roohani博士说，虽然3d打印模拟骨骼结构的想法并不新鲜，但这是第一次在室温下制造出这样的材料——完整的有活细胞——而且没有苛刻的化学物质或辐射。
“这是一项独特的技术，可以制造出与骨组织非常相似的结构，”他说。
“它可以用于对创伤、癌症或大块组织切除等骨缺损的原位修复需求很大的临床应用。”
与鲁哈尼博士共同开发这一突破性技术的副教授克里斯托弗·基利安表示，活细胞可以成为3d打印结构的一部分，再加上它的便携性，使其在当前最先进的技术上取得了重大进展。
他说，到目前为止，制造一块骨样材料来修复病人的骨组织，首先需要进入实验室，使用高温熔炉和有毒化学物质来制造结构。
“这会产生一种干燥的材料，然后将其带到临床环境或实验室，在那里他们会对其进行大量清洗，然后在其中添加活细胞，”克里安教授说。
“我们的技术最酷的地方是，你可以直接把它挤压到有细胞的地方，比如病人的骨头上的一个洞。我们可以直接进入骨骼，那里有细胞、血管和脂肪，然后在那个区域打印出一个已经含有活细胞的类似骨骼的结构。”
“目前还没有技术可以直接做到这一点。”
在一篇发表在《高级功能材料》(Advanced Functional Materials)杂志上的研究论文中，作者描述了他们如亚博网站下载何在含有活细胞的微凝胶基质中开发出这种特殊墨水。
“这种墨水利用了一种设置机制，通过其成分在水环境中的局部纳米结晶，将无机墨水转化为机械连锁的骨磷灰石纳米晶体，”Roohani博士说。
换句话说，它形成的结构在化学上类似于骨骼构建块。这种墨水的配制方式使其转化迅速，在生物环境中无毒，只有当墨水暴露在体液中时才会启动，为最终用户(例如外科医生)提供了充足的工作时间。”
他说，当墨水与含有活细胞的胶原物质结合时，它可以原位制造骨类组织，这可能适合于骨组织工程应用、疾病建模、药物筛选，以及骨和骨软骨缺陷的原位重建。
外科医生和医疗技术制造商对此已经产生了浓厚的兴趣。一个/教授。Kilian认为，虽然还处于早期阶段，这种新的骨打印过程可能会开辟一种全新的治疗和修复骨组织的方法。
“这一进展确实为许多机会铺平了道路，我们相信这些机会可以证明转化——从使用墨水在实验室中创建用于疾病建模的骨骼，作为牙科修复的生物活性材料，到直接在患者身上进行骨重建，”一个/教授说。克里安。
“我想象有一天，需要移植骨骼的患者可以走进一家诊所，将他们的骨骼解剖结构成像，翻译成3D打印机，然后用他们自己的细胞直接打印到腔体中。
“这有可能从根本上改变目前的做法，减少患者的痛苦，并最终拯救生命。”
两人将在动物模型上进行体内试验，以观察类骨结构中的活细胞在植入现有骨组织后是否会继续生长。
来源:https://www.unsw.edu.au/