能釋放氧氣的生物墨水可以提高3D列印結構中的細胞存活率
2020-09-11 AAU3Daau訊（編輯 盧晶）據外媒報導，位於加利福尼亞州洛杉磯的Terasaki生物醫學創新研究所的研究人員開發出了一種可釋放氧氣的生物墨水，該墨水可用於3D列印生物工程細胞構建體。這可以幫助活細胞在植入後的頭幾天在有限的氧氣環境（例如3D列印設備內部存在的氧氣環境）中存活。
生物墨水中的心臟細胞（頂部）沒有氧氣支持，底部（底部）具有氧氣釋放功能。活細胞被染成綠色，已死亡細胞
據悉，在組織工程和再生醫學領域中，開發由支持性生物材料基質中的再生細胞組成的細胞封裝構建體具有廣闊的前景。這樣的創造可以轉化為現成的器官移植或皮膚移植，對於需要這種治療的患者具有巨大意義。
3D列印已成為一種具有巨大潛力的技術，可用於創建具有精確幾何形狀的定製且精緻的細胞結構。在所謂的「生物墨水」中懸浮再生細胞，然後將其列印出來，構成了該技術的基礎。
但是，將此類構造（3D列印或其他方式）轉換為臨床所面對的主要現實瓶頸是，植入體內後，構造中的低氧環境細胞會遇到這種情況。患病的組織可能會遇到血液流動不良的情況，並且植入物中沒有任何血管，細胞會經歷低氧狀態並迅速死亡，從而限制了該方法的實用性。
為了解決這個問題，研究人員試圖在構造物中對血管進行工程改造，以使血液通過血管迅速滲透到組織中，這取得了圓滿成功。一種替代方法是讓周圍的血管自然生長到構建物中，但這可能需要一些時間，並且此時被封裝的細胞將趨於死亡。
Terasaki研究所的研究人員採用了另一種方法，創造了一種釋放氧氣的生物墨水，該墨水可以使被包裹的細胞保持生命，直到人體自身的血管可以提供血液。該墨水由含有過氧化鈣的明膠甲基丙烯醯基墨水組成，該物質可以長時間釋放氧氣。過氧化鈣還具有釋放氫氧化鈣的額外好處，從而降低了生物墨水的粘度，使其更易於列印。
「通過向植入的細胞輸送氧氣，我們將能夠改善組織功能並將其整合到宿主組織中，類似的方法可用於使功能性組織具有更長的生存期，以便在很長一段時間內進行藥物篩選和病理生理學研究。」參與這項研究的研究人員Samad Ahadian說。目前，該研究已發表在《先進醫療材料》雜誌上。
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但是一組研究人員正在研究一種解決方案：一種可釋放氧氣的生物墨水，它可以將這種最重要的元素傳遞到3D生物列印組織的細胞中。這樣，細胞就可以在等待血管生長的過程中存活下來。 生物墨水中的心臟細胞（L）沒有氧氣支持，而（R）具有氧氣釋放功能。 -
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陳根：3D生物器官列印中，細胞氧氣何來？
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使用互補的網絡生物墨水擴展和優化3D生物列印能力
，又能為封裝細胞提供理想的環境。然而，這樣的策略將需要仔細設計一種能夠支撐但不會使軟性生物墨水變形的懸浮式生物材料。雖然高度特定的生物墨水配方或定製列印方法可以解決某些生物材料系統的可列印性，但是這些不提供可以應用於不同3D列印場景的標準化方法。這一考慮突出了更具普遍性的策略的動機，該策略將生物製造窗口擴展到可列印的、細胞兼容的生物墨水的廣泛調色板上。 -
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角膜基質等效物的高通量生物3D列印|3d列印|顯微鏡|細胞|螢光_網易...
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3-D生物印刷用脫氧生物油墨 | 章魚通
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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。 -
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現今，研究人員開發了一種新的生物墨水或許可以解決這個問題，這種墨水是由懸浮在凝膠中的活細胞組成的，這種墨水在人體內使用是安全的，可以幫助人體實現3D列印。醫生可以利用微創外科技術，通過小切口在病人體內製造出活體。這樣的選擇可能會比大手術更安全、更快捷。體內生物列印的一個挑戰是，目前的生物墨水通常需要紫外線才能固化，但紫外線會損害內臟。