中國3D列印網10月3日訊，由哥本哈根大學生物系MichaelKühl教授領導的國際研究團隊開發了一種新的生物3D列印方法，用於監測複雜的組織結構。
Kühl教授與德勒斯登技術大學（骨轉移，關節和軟組織研究中心）的德國同事一起，將氧敏感納米粒子用於凝膠材料，可用於複雜，生物膜和組織樣結構的3D列印。活細胞以及內置化學傳感器。這項工作剛剛發表在最新的材料科學期刊Advanced Functional Materials上。
Kühl解釋說：「3D列印是一種廣泛的技術，用於生產塑料，金屬和其他非生物材料中的物體。同樣，活細胞可以用生物相容性凝膠材料（bioinks）進行3D列印，這種3D生物列印是一個快速發展的領域，例如在生物醫學研究中，幹細胞以3D列印結構培養，模仿組織和骨骼的複雜結構。這種嘗試缺乏對生物列印結構中生長的細胞代謝活動的在線監測，目前，這種測量很大程度上依賴於破壞性採樣。目前開發的解決方案正在申請專利。「
在水凝膠中含有綠藻（衣藻）的生物3D列印結構。圖片：Anja Lode，德勒斯登工業大學
該小組通過將發光氧敏感納米顆粒實施到印刷基質中來開發功能化生物鏈。當藍光激發納米粒子時，它們發出與局部氧氣濃度成比例的紅色發光 - 氧氣越多，紅色發光越少。可以用相機系統對生物列印的生物結構上的紅色發光和因此氧的分布進行成像。這允許氧氣分布和動力學的在線，非侵入性監測，其可以映射到3D生物列印構造中的細胞的生長和分布，而無需破壞性取樣。
重要的是納米粒子的添加不會改變生物聚合物的機械性能，例如在印刷過程中避免細胞應力和死亡。此外，納米粒子不應該抑制或幹擾細胞。我們有解決了這些挑戰，因為我們的方法顯示出良好的生物相容性，可以與微藻以及敏感的人類細胞系一起使用。
最近發表的研究證明了如何校準和使用用傳感器納米顆粒功能化的bioinks，例如，用於監測具有一種或幾種細胞類型的生物列印結構中的藻類光合作用和呼吸作用以及幹細胞呼吸。
「這是3D生物列印的一個突破。現在可以在線監測細胞的氧代謝和微環境，並在完整的3D列印生命結構中進行非侵入性監測」，Kühl教授說。 「在較大的組織或骨骼樣結構中培養幹細胞的關鍵挑戰是確保為細胞提供足夠的氧氣。現在可以在可視化3D生物列印結構中的氧氣條件，例如快速實現在不同設計的構建體中測試和優化幹細胞生長。「
使用含有氧敏感納米顆粒的功能化生物聚合物進行3D生物列印。資料來源：高級功能材料
Kühl教程表示：使用功能化生物連結的3D生物列印是一種新的強大技術，可以應用於生物醫學以外的許多其他研究領域。例如，將這些先進的材料科學和傳感器技術與我在微生物學和生物光子學方面的研究結合起來非常鼓舞人心。目前正在使用3D生物列印來研究微生物相互作用和光生物學。