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首页 > 学术中心 > 行业资讯 > 科学家利用静电纺丝技术3D打印出更类似自然生长的人类软骨
 

科学家利用静电纺丝技术3D打印出更类似自然生长的人类软骨

 
发布日期:2015-10-15
 
    3D生物打印技术是当前3D打印技术中最前沿、最受关注的领域之一。原因无他3D生物打印技术可能是人类未来器官移植的终极解决方案。未来的器官移植可能不用再排队等待别人的供体,医生可以使用病人自己的细胞3D打印出一个同样的器官换上。当然要把这样的场景变为现实我们还有很长的路要走。但是就目前而言,科学家们的研发速度堪称迅猛。

    近日,在《Nature Communications》杂志上发表了一篇论文,详细介绍了如何利用生物相容性材料更为有效地修复人体组织,尤其是关节软骨。

静电纺丝技术

    由于软骨既要有一定的机械强度又有柔韧性,慕尼黑工业大学(TUM)的科学家们开发出了一种全新的3D打印方法——将超细纤维支架和水凝胶的结合起来。由此生物打印而成的三维结构无论是刚度和弹性都类似于人类自然生长的膝关节软骨。研究人员认为,这种独特的生物制造方法具有支持人类软骨细胞生长和交联的能力,并且可用于软组织工程研究的其它领域,比如器官组织工程和乳房重建等。
    为了创建出一个此种方法的样本结构,研究人员们使用了一种相对较新的3D打印技术——熔体静电纺丝写入(melt electrospinning writing)。
    静电纺丝技术早在1934年就被申请了专利,当时科学家们就已经学会了如何通过一个注射器使混有溶剂的聚合物喷射出连续的细丝束,并喷射到准备好的电场中。随着溶剂的蒸发,电场中的电力开始拉伸聚合物,渐渐把聚合物拉成长长的鞭状细丝纤维,由于电场的作用使得这些纤维在充满电的屏幕上以相隔10-30厘米的距离缠结。

    所谓的熔体静电纺丝(M-ESP),是一种使带电荷的聚合物熔体在静电场中形成射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。据天工社了解在本项研究中,该方法有助于提供用于细胞生长的空间,同时还有助于细胞所需要的机械刚性。最终打印出的结构不尽能够实现自然愈合,而且有助于促进新组织的生长。

静电纺丝纳米纤维

    “(熔体静电纺丝写入)可以让我们更加紧密地模仿大自然的方式来打造关节软骨。”该论文的主要作者之一Dietmar W. Hutmacher教授称,“这意味着我们要使用非常细的纤维组成的网络来加固软凝胶—蛋白聚糖或者是在我们的实验中使用的生物相容性水凝胶。”


    Hutmacher和他的研究伙伴声称他们获得了突破性的发现,这一成果具有广泛的应用前景。该研究团队的成员来自澳大利亚、德国、荷兰和英国等国家。
    “新的方法看起来不仅可以用于关节修复,同时也可以用于肿瘤切除术之后的乳房再造或者心脏组织工程。”Hutmacher说。“我们只需在肌下植入支架,经过纤维增强的水凝胶可以促进大量乳房组织、以及具有生物力学高负载特性的心脏瓣膜的再生。”
 
 
 

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