科學(xué)家使用超聲波來改善生物3D打印組織特征
時間：2019-04-12 08:08 來源：中國3D打印網(wǎng) 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國3D打印網(wǎng)4月12日訊，現(xiàn)在我們制造生物工程組織的有效方法是將活細胞嵌入3D打印結(jié)構(gòu)中。但是，一個挑戰(zhàn)是在生物3D打印凝膠中組織細胞的活性，以及如何讓工程化組織更接近地模仿天然組織。來自北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，通過在生物制造過程中使用超聲波對準活細胞來改善人造組織的特征。
生物3D打印的人體膝關(guān)節(jié)半月板。圖片來源：北卡羅來納州立大學(xué)Rohan Shirwaiker
“我們已經(jīng)達到了能夠通過印刷活細胞來創(chuàng)造醫(yī)療產(chǎn)品（如膝蓋植入物）的程度，”Rohan Shirwaiker說道，他是該工作論文的通訊作者，也是北卡羅來納州立大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程系的副教授。“我們現(xiàn)在開發(fā)了一種稱為超聲輔助生物制造（UAB）的技術(shù)，它允許我們在生物打印過程中將細胞排列在三維基質(zhì)中。這允許我們創(chuàng)建膝關(guān)節(jié)半月板，例如，更類似于患者的原始半月板。到目前為止，我們已經(jīng)能夠?qū)⒓毎c一系列工程肌肉骨骼組織對齊。“
研究人員使用BioAssemblyBot直接墨水書寫（DIW）3D生物打印機開發(fā)了他們的UAB方法。為了對準細胞，他們建立了一個超聲波腔室，允許超聲波穿過生物打印機打印活細胞的區(qū)域。這些超聲波從一個壁流向另一個壁，向后彈回并產(chǎn)生“駐波超聲波”。聲波有效地將細胞對齊成行，并且當打印結(jié)構(gòu)并將細胞定位在其中時，可以將其布置成使得特定的圖案和方向。
“我們可以通過控制超聲波的參數(shù)來控制細胞的對準特性，例如頻率和振幅，”Shirwaiker說。為了證明UAB技術(shù)的可行性，研究人員成功地制造了膝關(guān)節(jié)半月板，細胞在半月弧內(nèi)排列 ，就像它們在人體半月板中一樣。“我們能夠控制細胞在整個組織中逐層打印時的排列，”Shirwaiker說。 “我們還展示了以對其他整形外科軟組織（如韌帶和肌腱）特別重要的方式排列細胞的能力。”
UAB技術(shù)的一個優(yōu)點是它相對便宜。 Shirwaiker說：“設(shè)置超聲設(shè)備需要一次性成本， 可以使用現(xiàn)成的技術(shù)。在那之后，超聲波元件的運行成本可以忽略不計。 UAB技術(shù)可與大多數(shù)現(xiàn)有的生物打印技術(shù)結(jié)合使用。“
生物3D打印的人體膝關(guān)節(jié)半月板。圖片來源：北卡羅來納州立大學(xué)Rohan Shirwaiker
“我們已經(jīng)達到了能夠通過印刷活細胞來創(chuàng)造醫(yī)療產(chǎn)品（如膝蓋植入物）的程度，”Rohan Shirwaiker說道，他是該工作論文的通訊作者，也是北卡羅來納州立大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程系的副教授。“我們現(xiàn)在開發(fā)了一種稱為超聲輔助生物制造（UAB）的技術(shù)，它允許我們在生物打印過程中將細胞排列在三維基質(zhì)中。這允許我們創(chuàng)建膝關(guān)節(jié)半月板，例如，更類似于患者的原始半月板。到目前為止，我們已經(jīng)能夠?qū)⒓毎c一系列工程肌肉骨骼組織對齊。“
研究人員使用BioAssemblyBot直接墨水書寫（DIW）3D生物打印機開發(fā)了他們的UAB方法。為了對準細胞，他們建立了一個超聲波腔室，允許超聲波穿過生物打印機打印活細胞的區(qū)域。這些超聲波從一個壁流向另一個壁，向后彈回并產(chǎn)生“駐波超聲波”。聲波有效地將細胞對齊成行，并且當打印結(jié)構(gòu)并將細胞定位在其中時，可以將其布置成使得特定的圖案和方向。
“我們可以通過控制超聲波的參數(shù)來控制細胞的對準特性，例如頻率和振幅，”Shirwaiker說。為了證明UAB技術(shù)的可行性，研究人員成功地制造了膝關(guān)節(jié)半月板，細胞在半月弧內(nèi)排列 ，就像它們在人體半月板中一樣。“我們能夠控制細胞在整個組織中逐層打印時的排列，”Shirwaiker說。 “我們還展示了以對其他整形外科軟組織（如韌帶和肌腱）特別重要的方式排列細胞的能力。”
UAB技術(shù)的一個優(yōu)點是它相對便宜。 Shirwaiker說：“設(shè)置超聲設(shè)備需要一次性成本， 可以使用現(xiàn)成的技術(shù)。在那之后，超聲波元件的運行成本可以忽略不計。 UAB技術(shù)可與大多數(shù)現(xiàn)有的生物打印技術(shù)結(jié)合使用。“
據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，該團隊目前正在申請UAB技術(shù)專利，并正在尋找行業(yè)合作伙伴將其用于商業(yè)用途。該論文“超聲波輔助生物制造和優(yōu)先排列的三維細胞構(gòu)建體的生物打印”發(fā)表在“生物制造”雜志上。
中國3D打印網(wǎng)編譯自：3ders.org
(責任編輯：admin)
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