不带支架的3D打印组织和器官
摘要：研究小组开发了一种方法，可以在不使用仅由干细胞组成的“墨水”支架的情况下，对生物组织进行3D打印。
多年来，工程化组织和器官在实验室中取得了不同程度的成功。他们中的许多人已经使用支架方法，其中将细胞接种到可生物降解的支撑结构上，所述支撑结构提供所需器官或组织的基础结构。
但支架可能存在问题。最终，它们应该降解并消失，但是分解与器官成熟相符的时机是棘手的，有时降解副产物可能是有毒的。架还可以干扰细胞间连接的发展，这对功能组织的形成很重要。
现在，由芝加哥伊利诺伊大学生物工程和骨科教授理查德和贷款希尔教授埃本·阿尔斯伯格领导的一个研究小组已经开发出一种方法，使用仅由干细胞组成的“墨水”可以在不使用支架的情况下对生物组织进行3D打印。他们在期刊材料视界上报告了他们的研究结果。
阿尔斯伯格表示：“我们的纯细胞打印平台允许在没有经典支架支撑的情况下，使用临时水凝胶珠浴进行细胞的3D打印。”
微米级的水凝胶珠允许3D打印机的喷嘴在其内部移动，并以最小的阻力沉积细胞，以防止喷嘴移动或单元弹出。凝胶珠在打印时支撑细胞并将它们保持在适当位置并保持其形状。
一旦将细胞打印到水凝胶珠粒基质中，它就会暴露在紫外光下，紫外线会将珠子交叉连接在一起，实际上会将它们冻结在适当的位置。这使得打印的细胞彼此连接，成熟并在稳定的结构内生长。沐浴细胞的培养基很容易通过交联的凝胶珠流动，并可根据需要更换，以提供新鲜营养，并处理细胞产生的废物。可以通过温和搅拌除去水凝胶珠粒，或控制它们的降解，留下完整的组织。
“水凝胶珠浴具有独特的性能，既能在复杂的结构中打印细胞专用的生物墨水，又能在随后暂时稳定这些细胞专用的结构，从而形成细胞-细胞连接。”阿尔斯伯格表示，“使用化学，我们可以调节珠子消失的时间。”
阿尔斯伯格团队使用的细胞是干细胞，这些干细胞可以分化为多种其他类型的细胞。他们使用干细胞在水凝胶珠浴中3D打印软骨耳和啮齿动物大小的“股骨”。他们打印的细胞能够通过特殊蛋白质形成稳定的细胞 - 细胞连接。
第一次，仅细胞结构可以以复杂的形式打印，由不同类型的细胞组成，没有水凝胶载体或传统支架，然后可以稳定一天到几周。我们已经证明，细胞聚集物可以用这种策略来组织和组装，形成更大的功能组织，这可能对组织工程或再生医学、药物筛选和作为研究发育生物学的模型有价值。