近日,中国科学院深圳先进技术研究院医药所人体组织与器官退行性研究中心阮长顺副研究员、潘浩波研究员与吕维加教授研究团队在三维生物打印制造人工类组织领域取得新进展。团队通过生物打印优化设计及诱导型生物墨水的研发,成功构筑精确排布成骨细胞的“活”人工骨组织。所制造的“活”人工骨,不仅维持细胞短时间的高存活率(24小时内大于95%),还能实现细胞长时间的体内外功能化,促进新骨再生。此项研究成果以题为“3D-Bioprinted Osteoblast-Laden Nanocomposite Hydrogel Constructs with Induced Microenvironments Promote Cell Viability, Differentiation, and Osteogenesis both In Vitro and In Vivo”(具有高细胞存活率以及促进成骨分化和新生骨组织生长的三维骨细胞打印系统及其在骨修复中的研究)发表在权威刊物Advanced Science (《亚博体育YABO亚博官方网站》,DOI:10.1002/advs.201700550,影响因子9.034)上。
将成体细胞或干细胞与生物材料复合作为生物打印墨水,制造具有功能的人工组织与器官是组织修复再生的研究热点和发展趋势。然而,如何维持通过三维打印后活体细胞的短期活性,并实现三维打印人工类组织在体内外的长期功能化,是限制三维生物制造研究应用的瓶颈之一。阮长顺副研究员课题组一直从事三维生物打印及生物材料墨水的相关研究,先后探索过生物材料降解性能调控细胞行为(Scientific Reports, 2017(7): 6794)和三维打印构建高强度纳米复合水凝胶的人工骨组织研究(与天津大学刘文广教授合作, ACS Biomater. Sci. Eng, 2017(3): 1109?1118)。
本研究中,团队成功搭建了一种多通道、常温成型的三维生物制备系统 (Bioscaffolder 3.1, GeSiM)。基于该平台,通过材料优化构建,实现以活性的高强度水凝胶/纳米硅镁盐复合生物墨水构建稳固的骨修复支架支撑体系(第一通道)和以生物相容性优异的透明质酸包裹均匀分散的成骨细胞为维持细胞存活体系(第二通道)。两通道交替打印,实现含细胞的“活”人工骨组织。前期,透明质酸提供细胞保护,维持高细胞存活率和精确排布。后期支撑体系控释骨修复活性离子(镁,硅离子等),促进细胞分化和功能化。进一步体内动物实验证实,该“活”类骨组织,不仅具有在骨缺损部位优异修复能力,还能实现异位新骨生成。因此,该研究将推动三维生物制造技术在组织修复再生中的应用。
三维生物打印构建“活”人工骨组织示意图
该研究工作得到了国家重点研发计划、深圳市孔雀团队、国家自然基金、国家863计划广东省青年拔尖人才及深圳市科创委等项目的资助。
论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700550/full
- 中山大学付俊教授课题组 Chem. Eng. J.:皮肤启发的低迟滞有机水凝胶多维传感器 2024-10-17
- 密歇根州立林少挺教授团队 Adv. Mater.:抗疲劳力致变色水凝胶 - 赋能新型触觉传感器 2024-10-16
- 宁波材料所陈涛/宁波工程学院高国荣等 Angew:海洋变形虫启发的盐化水凝胶的各向异性重构和及其可编程的形变 2024-10-15
- 中国科学院大学杨晗课题组诚聘博士后、副研究员 - 化学、高分子、功能材料、纳米材料等 2024-10-15
- 英属哥伦比亚大学姜锋团队《亚博体育》:创新水性聚氨酯油墨3D打印 - 实现高性能弹性体的制备新路径 2024-10-10
- 密苏里大学林见教授团队 Mater. Horiz.:虚拟实验快速筛选3D打印热塑性材料 2024-10-09
- 南京大学张晔课题组《亚博体育》:开发一种类组织柔软的全凝胶电池 2021-11-01