纽卡斯尔大学研究人员用自组装4D生物材料制作3D生物打印人工角膜
角膜移植是角膜功能丧失的主要治疗方法之一，但70名需要角膜移植的人中只有一人接受了这种治疗，这导致约1250万人患有视力丧失，因为根本没有足够的角膜供体。尝试复制完美球形，以胶原蛋白为基础的眼睛保护层已经消失了。但是去年，我们报道了纽卡斯尔大学的一个3D生物打印角膜，看起来非常有希望。
现在，纽卡斯尔大学组织工程博士后研究员Martina Miotto创造了一种由4D生物材料制成的自组装角膜。4D生物材料是由生物相容性基质和活组织细胞组成的材料，其在暴露于特定外部刺激时改变形状，组成和/或功能。含有角膜细胞（CCCGs）的胶原蛋白凝胶表现出收缩，Miotto和她的团队之前发现肽双亲分子的存在抑制了收缩行为。因此，他们使用两个CCCG创建了同心圆，其中一个使用肽双亲物，另一个则没有，“生产具有内部刺激机制的4D生物材料，使用收缩细胞作为生物执行器来改变组织形状和结构”，根据论文摘要。
在五天的时间里，CCCG弯曲成角膜形状。Miotto解释了新兴的4D行为：“每个细胞的力都很小，但它们可以一起形成一个1英寸宽的组织块，形成角膜状结构。”
她还描述了4D生物材料如何增强当前的3d生物打印技术，并表示“有可能在4D打印技术的发明基础上进一步发展这项技术，4D打印技术是一种结构的打印技术，可以在制造过程完成后通过折叠进行自组装，就像我们的角膜一样。打印能够将自己排列成更复杂形状的生物结构，这意味着你不需要制作支架来打印细胞，或者在之后移除它们。打印过程的精确性对于精确定位使细胞在生物材料中收缩的肽基分子非常有用。”
使用4D生物材料对整个器官进行3D生物打印可能还有一段距离，但该技术在不久的将来仍可用于治疗应用。Miotto提供了一个可能的例子：“这个过程可以用来制造改变形状的支架，以保持阻塞的血管畅通。一个闭合的支架可以很容易地被注射到血流中，然后在损伤部位被细胞的收缩力打开，避免了手术的需要。”研究人员已经在探索3D打印动脉支架，所以这是一个现实的期望。