近日，悉尼新南威尔士大学（UNSW）的科学家开发出一种可以使用 3D 打印包含活细胞骨状结构的陶瓷基墨水。并预测在不久的将来，3D 打印机可能成为手术室的常备固定装置。

科学家在 3D 打印机使用了一种由磷酸钙制成的特殊墨水，并且开发了称为 “细胞悬浮液中的陶瓷全向生物打印（COBICS）” 的新技术。这种技术只需要放在水中几分钟便可以硬化，使他们能够打印出骨状结构。

新南威尔士大学化学学院的 Iman Roohani 博士表示，虽然 3D 打印仿骨结构并不是新鲜事，但这是第一次在室温条件下创建充满活细胞、且没有刺激性的化学物质或辐射的材料。“这项独特的技术可以产生紧密模仿骨骼组织的结构，并且可用于对骨缺损的原位修复有大量需求的临床应用，例如因外伤、癌症或切除大部分组织等引起的骨缺损。”

图丨科学家们已经研究出如何使用 3D 打印机和包含活细胞的凝胶状 “浴” 来打印骨骼状结构（来源：UNSW）

与 Roohani 博士共同开发技术的 Kristopher Kilian 副教授认为，活细胞可以成为 3D 打印结构的一部分，它的便携性是在当前最先进的技术上取得的巨大进步。

他说：“如果想制造一块可以修复病人骨组织的骨样材料，首先需要进入实验室，使用高温炉和有毒的化学物质来制造结构。”

据 Kilian 教授透露，将产生的干燥材料带入临床环境或实验室中进行大量洗涤，然后向其中添加活细胞。“我们技术的妙处在于，可以把它直接挤出到患者骨骼中的空腔等有细胞的地方。可以直接进入具有细胞、血管和脂肪的骨骼，并打印出已包含活细胞骨样结构的区域。目前，还没有任何其他技术可以直接做到这一点。”

在最近发表于《高级功能材料》上的一篇研究论文中，描述了如何在具有活细胞的微凝胶基质中开发特殊墨水。

Roohani 博士说：“墨水通过在水性环境中对其成分进行局部纳米结晶，从而利用定型机制，将无机墨水转变为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体。换句话说，它形成的化学结构类似于骨骼构建块。墨水的配制方式使该转换在生物环境中快速、无毒，并且仅在墨水暴露于生物环境中时才会开始转化，从而为最终用户（例如外科医生）提供了充足的工作时间。将墨水与含有活细胞的胶原蛋白混合后，就可以在原位制造骨样组织，这种骨状组织可能适用于骨组织工程应用、疾病建模、药物筛选以及原位重建。”

因此，尽管这项技术刚出现，外科医生和医疗技术制造商就已经对它产生浓厚兴趣。Kilian 教授认为，虽然还处于初期阶段，但是这种新的 3D 打印骨骼的技术也许会为治疗和修复骨骼组织开创一种全新的方式。

“这一进展确实为无数的机会铺平了道路，我们相信这些机会可以被证明是革命性的。从使用墨水在实验室中创建骨骼以进行疾病建模，作为牙齿修复的生物活性材料，再到指导患者的骨骼重建。未来，我们可以想象，需要骨移植的患者可以走进诊所，在那里对他们的骨骼解剖结构成像，转换为 3D 打印，然后用自己的细胞直接打印到腔内。这有可能从根本上改变当前的治疗手法，减少患者的痛苦并最终挽救生命。”

接下来，两人将在动物模型中进行体内测试，以观察在植入现有骨组织后、骨样结构中的活细胞是否会继续生长。

编辑：王星

责任编辑：顾军

来源：DEEPTECH深科技

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