新南威尔士大学：使用新型陶瓷墨水3D打印带有活细胞的骨骼

2021年2月3日，南极熊获悉，悉尼新南威尔士大学的科学家们开发出了COBICS陶瓷基墨水，未来可以让外科医生3D打印出带有活细胞的骨骼，用于修复受损的骨组织。

科学家们使用3D打印机开发出了一种新技术，即细胞悬浮液中的陶瓷全向生物打印技术（COBICS），使用由磷酸钙组成的特殊墨水，能够打印出骨状结构，当放置在水中时，这种结构在几分钟内就会硬化。

UNSW化学学院的Iman Roohani博士说："虽然3D打印仿骨结构的想法并不新鲜，但这是第一次可以在室温下创建这样的材料，拥有完整的活细胞，并且没有刺激性的化学品或辐射。这是一种独特的技术，可以产生模仿骨组织的结构。在临床应用中，有大量的骨缺损原位修复需求，如创伤、癌症造成的骨缺损，或一大块组织被切除的地方。"

与Roohani博士共同开发这项突破性技术的Kristopher Kilian副教授表示，活细胞可以成为3D打印结构的一部分。

Kilian教授说："我们的技术最酷的地方是 你可以直接把它挤出到有细胞的地方，比如病人骨头的空腔。我们可以直接进入有细胞、血管和脂肪的骨头里，然后打印一个已经包含活细胞的骨状结构，就在那个区域。目前还没有技术可以直接做到这一点。"

在最近发表在《Advanced Functional Materials》上的一篇研究论文中，作者描述了他们如何在含有活细胞的微凝胶基质中开发出特殊墨水。

Roohani博士说："墨水通过成分在水环境中的局部纳米结晶，利用定型机制，将无机墨水转化为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体。换句话说，它形成的结构在化学上类似于骨骼构建块。墨水的配方在生物环境中的转化速度快、无毒，而且只有当墨水暴露在体液中时才会启动，为终端用户（例如外科医生）提供了充足的工作时间。"

当墨水与含有活细胞的胶原物质相结合时，它可以原位制造骨样组织，这可能适用于骨组织工程应用、疾病建模、药物筛选以及骨和骨膜缺损的原位重建。

COBICS陶瓷墨水用于3D打印具有活细胞的骨骼

△Sara Romanazzo博士准备使用挤出式3D打印机，利用COBICS技术3D打印一块骨头

已经有外科医生和医疗技术制造商对此产生了浓厚的兴趣。A/Prof.Kilian认为，虽然现在还处于早期阶段，但这种新的骨打印工艺可能会开启一种全新的治疗和修复骨组织的方式。

Kilian教授说："我们相信这些可能会被证明是变革性的，包括使用墨水在实验室中制造骨骼进行疾病建模，作为生物活性材料进行牙齿修复，以及直接在患者身上进行骨骼重建，"

"我想象有一天，需要骨移植的患者可以走进诊所，扫描他们骨骼解剖结构，然后导入到3D打印机上，就能直接用自己的细胞打印到腔体中。”

"这有可能从根本上改变目前的做法，减少患者的痛苦，最终挽救生命。"

接下来二人将在动物模型中进行体内测试，看看骨状结构中的活细胞在植入现有的骨组织后是否还能继续生长。


Synthetic Bone-Like Structures Through Omnidirectional Ceramic Bioprinting in Cell Suspensions, Advanced Functional Materials (2021). DOI: 10.1002/adfm.202008216

编译自：3dprintingmedia