澳大利亚科学家在室温下用活细胞进行3D打印“骨骼” ：澳大利亚科学家在室温下用

原标题：澳大利亚科学家在室温下用活细胞进行3D打印“骨骼”
一种新颖的，快速固化的基于陶瓷的生物墨水可以使外科医生在将来使用活细胞3D打印骨骼，以修复受损的骨骼组织。来自澳大利亚悉尼新南威尔士大学（UNSW）的科学家使用LulzBotMini台式3D打印机和定制的生物墨水在室温下制造复杂的骨状结构，而无需苛刻的处理条件，这些条件要求侵入性化学物质，辐射，或后处理步骤。新的生物制造策略可以创建用于骨骼组织再生的模仿骨骼的构造。最终，该过程可以生成定制的骨骼微环境，用于疾病建模，多细胞递送，体内骨骼修复，甚至可以与敏感的生物分子和药物整合以实现控释。
受活有机体产生矿物质的骨骼过程的启发，科学家开发了一种新技术，称为细胞悬浮液（COBICS）中的陶瓷全向生物印记（COBICS），使他们能够打印出模仿骨骼的结构，而这种结构在放入水中后可在几分钟内变硬。在发表于《高级功能材料》杂志上的一篇论文中，作者描述了他们如何在具有活细胞的微凝胶基质中开发一种特殊的磷酸钙生物墨水。该研究表明矿化的构建体可以沉积在高密度的干细胞中，指导细胞组织并在体外诱导成骨。
尽管3D打印仿骨结构的想法并不新鲜，但这是首次在室温下创建这种材料-充满活细胞-并且没有刺激性的化学物质或辐射。新南威尔士大学化学学院研究员，新南威尔士大学生物材料设计和组织工程实验室负责人，资深研究作者伊曼·鲁阿哈尼（ImanRoohani）解释说，这是一种独特的技术，可产生紧密模拟骨骼组织的结构。
他说：“它可用于对骨缺损的原位修复有大量需求的临床应用，例如由外伤，癌症或切除大量组织引起的骨缺损。 ”

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通过COBICS技术生成的计算机生成的3D模型（上）和相应的3D打印的骨样结构（下）的示例。图片由新南威尔士大学（UNSW）提供。
这项突破性技术是由Roohani和新南威尔士大学化学学院的副教授KristopherKilian共同开发的。他认为该过程是当前最新技术的重大进步。该研究的共同作者强调，到目前为止，制造一块骨状材料来修复患者的骨组织需要首先进入实验室，使用高温炉和有毒化学物质来制造这些结构。然后将所得的干物质带入临床环境或实验室，在将活细胞加入其中之前对其进行大量洗涤。
由受伤或疾病引起的骨缺损通常需要外科手术。常规的治疗方法包括缩短骨骼，使用金属外部框架帮助创建新的骨骼和植骨。骨缺损修复是最常见的再生程序之一，全世界每年进行超过200万的植骨。但是，这些经过验证的程序是相关的尤其是在供体部位，其术后并发症的临床结局各不相同，并且手术费用增加。再生医学领域可能具有巨大潜力，可以通过用实时3D打印组织修复骨骼来克服这些局限性。尽管仍然是一个新兴的领域，但过去几年中的相关进展已改善了细胞理解，生物墨水的开发和生物印刷工艺，从而将技术推向了未来。
根据Kilian的说法，没有任何一种技术可以将生物墨水直接挤出到具有细胞的区域，例如患者骨骼中的空腔。他建议外科医生可以“通过这种技术直接进入骨骼” ，其中存在细胞，血管和脂肪，并“打印出已经包含活细胞的骨样结构” 。
该研究起源合着者托马斯Molley后，和斯蒂芬妮美克出席了再生生物材料及药物治疗组在车间卡耐基梅隆大学生物医学工程教授和发明家LED（CMU）生技，亚当·范伯格。研究人员最终从宾夕法尼亚州的CMU带走了家用打印机。 Kilian在Twitter上思考：“我们正在稳定用于细胞培养的微凝胶，这引发了一个问题：微凝胶浴液能否支持陶瓷细丝？”
团队开始工作，证明他们可以打印复杂的仿骨结构。这样可以使印刷的陶瓷像FRESH一样被收获，或者与化学交联的微凝胶和活细胞的悬浮液整合在一起， Kilian继续说道。作者声称，当将墨水与含有活细胞的胶原蛋白混合后，就可以原位制造骨样组织。此过程可能适用于骨组织工程应用，疾病建模，药物筛选以及在临床中直接使用患者的细胞直接在原位重建或置换骨和骨软骨缺损。

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研究人员和研究合著者SaraRomanazzo准备使用LulzBotMini通过COBICS技术3D打印一块骨头。图片由新南威尔士大学（UNSW）提供。