Small顶刊：用于人工器官打印的安全生物墨水，可在体温下硬化

导读：随着全球意外伤害和慢性病的增加，以及面临进入超高龄社会等严峻局势，3D 生物打印技术在医疗行业展现出了强劲的发展势头，它是使用生物材料来创建治疗患者疾病或损伤所需的人造组织结构。用于该技术的水凝胶基生物墨水由细胞组成，为了使它们形成有效的支撑结构，这些生物材料必须通过紫外线或化学过程进行固化。然而，这个过程涉及到的化学交联剂和紫外线也会对墨水中的细胞产生伤害，导致细胞死亡。

2023年4月20日，南极熊获悉，来自韩国科学技术研究院 (KIST) 研究人员便针对生物墨水毒性问题开发了一种可以在体温下自然硬化的生物墨水，它具有更安全的生物性能，能与人体更好地相容。

该项研究以题为“Thermo-Responsive NanocompositeBioink with Growth-Factor Holding and its Application to Bone Regeneration”的论文被发表在《small》期刊（IF：15.153，顶刊）上。

相关论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202203464

事实上，最近世界各地有许多 3D 生物打印项目被公布出来。例如，来自加州大学圣地亚哥分校雅各布学院近日推出了一项使用 DLP 技术创建血管化人体组织的新技术。研究人员还设计了一种能够直接修复因疾病或受伤而受损的人体组织或器官的3D生物打印机。这项技术也被用于研究蚊媒疾病。它有许多令人兴奋的应用，但由于过程的复杂性，一直难以起步。然而，这项最新的创新可以为更好的生物打印开辟道路，甚至可以在未来生产器官。

△实验示意图（图片来源：KIST）

适用于每个组织和器官的生物墨水

KIST的研究团队由该研究所生物材料中心的 Song Soo-Chang 博士领导。据 KIST 的研究人员表示，他们已成功开发出一种无需光固化或化学过程即可维持其物理结构的生物墨水。这种生物材料是利用对温度敏感的聚（有机磷腈）水凝胶制作而成的，它在低温下以液体形式存在，在体温约 37°C 时变成硬凝胶。它的低热量使得打印适合每个患者的 3D 模型变得容易。生物墨水还具有长期保存有助于组织再生的生长因子和蛋白质的优势。为了测试他们的生物材料，研究团队使用 3D 生物打印机制作了一个支架。

△TNC 生物墨水在 25 °C 下显示出良好的打印适应性和在 PBS 中在 37 °C 下至少 30天的结构稳定性

在 3D 结构中，研究团队添加了一种具有骨形态生成蛋白的生长因子，它是细胞浸润和骨再生所必需的。然后将支架放在受损的大鼠骨骼上。然后来自周围组织的细胞迁移到支架中，骨骼再生到正常组织水平。据研究人员称，植入的 3D 支架可在 42 天内在体内生物降解

KIST的Song Soo-Chang博士说：“研究团队已于2022年6月将热敏聚磷腈水凝胶技术转让给NexGel Biotech公司，并且正在推进骨移植材料和美容填充剂等产品的开发。由于这次开发的生物墨水具有不同的物理特性，后续研究计划将其应用于骨组织以外的其他组织的再生。我们希望最终能够将针对每个组织和器官量身定制的生物墨水商业化。”