導讀
雖然看起來像是科幻小說，但3D生物打印可替代人體器官，并正迅速成為現實，有可能為再生醫學做出巨大貢獻。然而，在真正應用之前，“生物打印”仍面臨許多技術挑戰。如何讓操作更簡單?大阪大學的研究人員發現了一種方法，那就是利用特殊的酶讓生物墨滴粘在一起。
相對于非生物材料類的打印技術，3D生物打印因其原材料的復雜性(活的生物細胞)和預設的在人體內的應用(替代或補足病人體內缺陷組織或器官)，實現難度目前仍相對較大。這其中包括打印輔助材料、所要打印的細胞、細胞生長分化因子的合理配置、細胞養分的補充等等因素都要合理的考慮進去，才能保證打印出的生物組織或器官在體內或體外維持較長時間的生物活性和功能。
迄今為止已經證明最有希望的生物打印方法是使用特殊的“生物墨水”，其被擠出以形成用于有機組織生長的支架。墨水中充滿干細胞，其可被誘導以特定方式分化，形成特定類型的組織。然而，平衡墨水的自粘附性與其流速以及與特定細胞類型的兼容性仍然是一個挑戰。
大阪大學的研究人員基于以前的工作，開發了一種以酶為驅動的方法，將生物墨滴粘在一起，從而可以打印出復雜的生物結構。研究結果發表在《Macromolecular Rapid Communications》雜志上。
這種酶叫做辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase)，可以在氧化劑過氧化氫的存在下，使添加的聚合物的苯基之間建立交聯。目前，海藻酸鈉是噴墨打印的主要膠凝劑，但與某些細胞類型存在一定的相容性問題。雖然過氧化氫本身也會損傷細胞，研究人員仔細地調整了細胞和過氧化氫之間的輸送，以限制它們的接觸，從而保持細胞存活。
第一作者Shinji Sakai表示：“打印任何一種組織結構都是一個復雜的過程，生物墨水必須具有足夠低的粘度，才能流經噴墨打印機，而且印刷時還需要迅速形成高粘膠狀的結構。我們的新方法在避免海藻酸鈉的同時，還滿足了這些要求。
90%以上的細胞在這種方式制備的測試凝膠中是可行的。許多復雜的測試結構也可以從不同類型的細胞中生長出來。
共同作者Makoto Nakamura說：“誘導多能干細胞技術的進步使我們有可能誘導干細胞以多種不同的方式分化?，F在我們需要新的支架，這樣我們就可以打印和支持這些細胞，從而實現全功能器官的3D打印。我們的新方法是非常靈活的，應該幫助所有致力于這個目標的團隊。
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