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4D打印水凝胶叶片让人类朝生物打印器官又近一步

2017-12-07 15:12:55 | 来源:智能制造网 | 编辑:张梦菲
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  日前,加拿大阿尔伯塔大学使用3D打印和4D打印来创建由天然蛋白质和可打印的水凝胶材料制成的叶子结构。4D打印的水凝胶叶片标志着生物3D打印器官发展的重要成就,尽管距离植入第一个生物打印的心脏之前可能还有一段时间。

  近日,加拿大阿尔伯塔大学Ingenuity实验室的一个科学家小组使用3D打印来创建由天然蛋白质和可打印的水凝胶材料制成的叶子结构。该小组说,该项目使他们更接近于创建一个可植入的生物3D打印器官。

  实际上,3D打印的叶子结构不仅仅是3D打印,因为研究人员实际上已经使用了4D打印技术来打印生物物体,这意味着叶子能够对不同的环境和材料进行物理反应。

  由银纳米颗粒、碳纳米管和蛋白质制成的特殊树脂对小叶片形状进行3D打印。当3D打印的叶片浸没在水中并暴露于紫外光下时,其中的材料与水反应并将水分子分解成氢气。

  据研究人员介绍,这种反应使得生物打印的形式与氢燃料电池的功能相同,氢燃料电池产生热量、能量和氧气。从物理角度来看,当叶子浸没在水中并受到紫外线照射时,叶子开始膨胀。

  “我们已经扩展了一系列工具,以便在我们用新型光固化生物纳米墨水打印的设备中融入生物功能作为内在特性,”化学工程研究员Stella Mathews说。“我们称之为4D打印。这是组织工程的第一步。”

  3D打印的叶形结构有效地展示了以成本有效的方式生产定制的氢燃料电池的能力。这本身是令人兴奋的,但研究人员认为该项目符合生物3D打印植入式器官。

  换言之,4D打印的水凝胶叶片标志着生物3D打印器官发展的重要成就,尽管距离植入第一个生物打印的心脏之前可能还有一段时间。正如Mathews解释的那样:“我们已经稳定了一个因素,这是成千上万的因素之一。”

  目前,Ingenuity实验室团队也在研究3D打印半月板,这是缓解冲击和保护膝盖的软骨组织。大多数有膝关节问题或膝关节疼痛的人可能会想了解半月板的所有信息。

  对于半月板撕裂的现有治疗包括在手术期间植入必须根据患者体型确定的组织。Mathews说,通过生物打印定制的半月板组织,膝盖手术时间可以大大减少,可以使患者更容易恢复。

  她解释说:“我们会用能够承受骨骼压力的机械性能的材料来打印,还有一些可以促进细胞粘附的因素,同时防止人体免疫系统排斥的半月板。但这只是许多阶段中的一个。”

  在这个研究项目中,该团队正在压力下测试生物打印的半月板组织,以确定它在人体内的反应。

  最近,该项研究结果已经在RSC Advances杂志上发表。

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