科學家將混合生物墨水用來3D列印結構，有助於修復受損的膝關節軟骨

2020-11-11 cnBeta

據外媒New Atlas報導，人類的膝蓋容易受傷或隨著年齡的增長而磨損，往往最終需要進行手術。現在，研究人員已經創造了新的混合生物墨水，可以用來3D列印結構，以取代膝蓋中受損的軟骨。

半月板是在脛骨關節面上內側和外側的半月形狀骨，在膝蓋中形成C形緩衝，可以增加關節的穩定性。半月板很容易受到運動損傷的影響，但也會隨著年齡的增長而磨損，如果情況特別嚴重，有時唯一能做的就是通過手術切除一些受損的半月板。

在新的概念驗證研究中，維克森林再生醫學研究所(WFIRM)的研究人員展示了一種3D生物列印的新方法，可以同時創建軟骨和支持結構。該團隊使用了綜合組織和器官列印系統（ITOPS），該系統在過去的研究中曾被用於列印複雜的組織，如骨骼、肌肉甚至耳朵。

這次，研究人員將幾種生物墨水一起使用，以交錯的交叉圖案逐層列印整個纖維軟骨組織。第一種是果膠和纖維蛋白原的複合墨水，這種墨水可以鼓勵人體自身的細胞重新繁殖。第二種生物墨水是一種絲纖維素甲基丙烯酸酯，它有助於保持結構的強度和彈性。

在使用豬細胞進行的實驗室測試中，該團隊發現，細胞能夠增殖並保持活力，而結構本身則保持了生物力學性能。後續實驗是將列印的結構植入小鼠體內，術後10周的觀察顯示，小鼠開始再生出自己的纖維軟骨。

研究小組表示，還需要進行更多的研究，以調查身體對植入物可能會有什麼樣的反應，是否能恢復關節的功能，當然結果是否能轉化為在人類身上進行。

該研究發表在《材料化學》雜誌上。

相關焦點

  • 科學家將混合生物墨水用來3D列印結構 有助於修復受損的膝關節軟骨
    現在，研究人員已經創造了新的混合生物墨水，可以用來3D列印結構，以取代膝蓋中受損的軟骨。半月板是在脛骨關節面上內側和外側的半月形狀骨，在膝蓋中形成C形緩衝，可以增加關節的穩定性。半月板很容易受到運動損傷的影響，但也會隨著年齡的增長而磨損，如果情況特別嚴重，有時唯一能做的就是通過手術切除一些受損的半月板。
  • 科學家研發混合生物墨水,可3D列印取代人體關節
    打開APP 科學家研發混合生物墨水，可3D列印取代人體關節 cnBeta.COM 發表於 2020-11-10 16:36:52
  • 英國科學家開發出新型生物墨水可3D列印軟骨
    日前，英國布裡斯託大學（University of Bristol）的科學家們開發出了一種新型的生物墨水，據稱這種墨水最終可能3D列印出可作為手術植入物的複雜組織
  • 可實現受損關節替換的軟骨再生3D生物列印
    臨床研究表明，關節軟骨損傷總是深深地延伸到軟骨下骨中，從而在膝關節中引起軟骨缺損，這可以改變關節的生物力學特性並影響軟骨組織的長期功能，這表明了同時修復膝關節和修復全層各向異性關節軟骨的重要意義。梯度各向異性軟骨支架是通過一步一步3D生物列印梯度聚合物支架結構和雙蛋白釋放複合水凝膠與生物墨水構成的，該複合水凝膠將BMSC與BMP4或TGFβ3μS作為BCS封裝成軟骨細胞（中間）。當移植到動物模型中時，各向異性軟骨構建體為各向異性關節軟骨的仿生再生提供了BMSC和差異蛋白的結構支持和持續釋放（右）。
  • 從墨水出發,顛覆生物3D列印
    公司   |   產品   |   火視觀點  通用型墨水常用的生物3D列印方法一般先列印生物相容性好的高分子材料以提供支架，因此列印過程較複雜、時間較長，但CELLINK公司推出的「Start-ink」試劑盒則在細胞與墨水混合後即可用於生物3D列印。
  • 生物3D列印高彈性複雜化支架用於高級纖維軟骨組織再生
    通過測定生物墨水的流變性能、溶脹度和壓縮力學性能，對每種生物墨水配方進行表徵。為了進行體外生物學評價，分離豬原代半月板細胞(PMC)，並將其懸浮在GG/FB生物墨水中進行列印。因此，迫切需要先進的生物工程策略來構建纖維軟骨組織。為了解決生物3D列印環節中，生物墨水在半月板修復手術中的循環壓縮負荷，Joao B.
  • 無交聯絲素−明膠生物墨水用於軟骨組織工程的生物3D列印
    軟骨是一種高度專業化的結締組織，由於缺乏血管、淋巴系統和低細胞密度，其自我再生能力有限，因此，該組織的任何損傷都會保留多年，進一步退化，最終導致退行性疾病，如骨關節炎，導致關節功能受損和生活質量下降。在功能組織替代物的製造方面，3D生物列印在過去的幾十年中取得了巨大的進步。然而，因為大多數生物墨水材料需要有毒的化學交聯，導致軟骨組織再造面臨巨大挑戰。
  • Mater:生物3D列印高彈性墨水用於半月板纖維軟骨組織再生
    生物工程纖維軟骨組織以恢復半月板功能是組織工程研究的熱點。生物3D列印技術也被用於此領域以滿足臨床對複雜軟骨結構的製造需求，近期，Wake Forest的James J.對於纖維軟骨組織再生，生物墨水應提供適當的細胞微環境和生物力學穩定性，以支持列印細胞將組織特異性細胞外基質（ECM）成分牢固沉積。特別是，生物墨水應承受循環壓縮負荷半月板修復。
  • 科學家實現體內3D列印人耳
    《科學進展》刊登的最新研究指出，中國四川大學苟馬玲及其同事已經證明，這些身體組織可以在體內進行3D列印——至少在老鼠身上是這樣，因而不需要進行外科手術。這項技術有可能在不需要手術的情況下製造新的耳朵或人體的其他部位。在這項研究中，科學家首先將一種由水凝膠顆粒和軟骨細胞組成的「生物墨水」注射到老鼠背部。
  • 美國科學家開發新型生物墨水,能直接「列印」出骨組織
    Gaharwar博士，一名副教授，已經開發出一種高度可列印的生物墨水，作為生成解剖級功能組織的平臺。這項研究最近發表在美國化學學會的《應用材料與界面》雜誌上。生物列印是一種新興的增材製造方法，它利用水凝膠等生物材料，將它們與細胞和生長因子結合，然後列印出模擬自然組織的組織樣結構。
  • 直接「列印」出骨組織,科學家開發的這款新型生物墨水,厲害了
    3D列印技術不僅能用於工業，在醫學上也有廣泛的應用前景。此前，許多科學家已經在研究利用3D列印技術直接「列印」出人體組織。近日，Akhilesh K. Gaharwar博士，一名副教授，已經開發出一種高度可列印的生物墨水，作為生成解剖級功能組織的平臺。
  • 3D列印又發威!小鼠實驗表明:未來有望在體內直接「列印」出人耳
    但這些部分必須列印在體外，然後通過手術植入體內，這就有感染的風險。現在，中國四川大學的Maling Gou和他的同事們已經證明，身體部位可以在體內3D列印，至少在老鼠身上，因此不需要手術。首先，研究人員將由水凝膠顆粒和軟骨細胞組成的「生物墨水」注射到老鼠的背部。
  • 科學家開發出用於生物列印的釋氧生物墨水
    近年來，生物列印領域經歷了多項突破，其中之一就是可以利用生物墨水和3D生物印表機生成生物組織結構的可能性。
  • 細胞療法工具用於老年人膝關節骨關節炎的軟骨修復
    東京--(美國商業資訊)--江戶川病院院長加藤正二郎博士領導的骨科醫師們和細胞培養專家們報導稱，從受累於骨關節炎(OA)的老年人膝關節軟骨組織培養多能表達細胞取得了突破。OA累及全球數百萬膝關節和其他嚴重疾病患者，他們接受了全膝關節置換術(TKA)，其受損的軟骨被人工膝關節假體替換。
  • 研究人員:開發了一種用於3D列印新型生物油墨
    血液中的血小板使傷口周圍凝結，並且還修復諸如血管，皮膚，肌肉，肌腱等軟組織的損傷。過去已證明使用富含血小板的血漿物質作為手術治療是有用的，並且將其與生物3D列印技術相結合可以開創全新的醫療應用。「最終的目標是列印可植入的功能性組織結構，以取代或修復受損的組織。」內布拉斯加州機械和材料工程助理教授Ali Tamayol說。
  • 生物玻璃有望修復軟骨組織!(內含視頻詳解)
    ，不但可望促進某些受損軟骨組織再生，還有望替代部分軟骨組織。，不但可望促進某些受損軟骨組織再生，還有望替代部分軟骨組織。這種生物玻璃的成分包括二氧化矽和聚己內酯等，具有與軟骨組織相似的柔韌性和耐久性，還有可塑性強、能生物降解等特性。軟骨是位於關節和脊椎之間的柔軟的締結組織，它們光滑、柔軟具有彈性，一旦受到損傷之後很難修復。如果軟骨出現損傷或退化，將會影響人的運動能力，並帶來身體上的痛苦。
  • 3D列印角膜只需10分鐘 未來有望無限量供應
    我們都知道，當眼角膜不幸受損後，如果不能靠治療修復，想要重新看清世界，只有換上新的眼角膜，而這一過程只能靠「等」。如今有了3D生物列印的助力，苦等的人們有了新的希望，換眼角膜的機率也會上升。英國紐卡斯爾大學遺傳醫學研究所的研究人員稱，他們用3D生物印表機和「生物墨水」成功複製了人類的眼角膜。這項技術意味著，如果未來能實際使用，或許能讓眼角膜實現無限供應。
  • Science advances|3D列印具有雙因子釋放和梯度結構的軟骨組織
    相比而言，人造生物關節具有顯著的優勢。目前使用間充質幹細胞（MSC）移植，並刺激其定向分化為軟骨細胞，正成為體內軟骨修復的首選方法。隨著關節軟骨從淺表區過渡到深層區，軟骨中細胞外基質(ECM)沉積和細胞類型的梯度分布和各向異性結構特徵，為深層區提供了優異的滲透性能和所需的機械性能。
  • 體內修復受損組織和器官,不再是科幻電影裡的想像
    受傷後自我修復，是科幻作品裡一個常見的設定。《終結者》的 T-1000 機器人，身體由液態金屬構成，被摧毀後能自己恢復。《X 戰警》中，金剛狼的突變能力，讓他可以在短短幾秒內再生受損組織。《超驗駭客》的科學家威爾，利用納米技術，修復了人體受傷的部分。科幻作品所呈現，無需外科手術、在人體內進行自我修復，離現實依舊遙遠。
  • 被稱為長生不老藥的生物墨水究竟是什麼?
    這對於明膠來說是非常有效的，因為這一特質，導致了其被用來當做一些生物鏈的基礎材料。細化——生物墨水正因為生物墨水在列印中需要極其注意熔化與細化的過程，這將決定著生物3D列印能否正常進行。目前，諾普再生通過OPUS列印平臺上，使用獨特的生物墨水及獨有的材料改性技術，可列印出特殊的生物反應器，擁有2個產品研發管線和3個在研產品，涉及人工皮膚、骨、軟骨組織，部分已經完成了原型設計和部分動物驗證