據(jù)南極熊了解，由哥本哈根大學生物系MichaelKühl教授領導的國際研究團隊開發(fā)了一種新的生物3D打印方法，用于監(jiān)測復雜的組織結構。Kühl教授與德累斯頓技術大學（骨轉移，關節(jié)和軟組織研究中心）的德國同事一起，將氧敏感納米粒子用于凝膠材料，可用于復雜，生物膜和組織樣結構的3D打印。活細胞以及內置化學傳感器。這項工作剛剛發(fā)表在最新的材料科學期刊AdvancedFunctionalMaterials上。
Kühl解釋說：“3D打印是一種廣泛的技術，用于生產塑料，金屬和其他非生物材料中的物體。同樣，活細胞可以用生物相容性凝膠材料（bioinks）進行3D打印，這種3D生物打印是一個快速發(fā)展的領域，例如在生物醫(yī)學研究中，干細胞以3D打印結構培養(yǎng)，模仿組織和骨骼的復雜結構。這種嘗試缺乏對生物打印結構中生長的細胞代謝活動的在線監(jiān)測，目前，這種測量很大程度上依賴于破壞性采樣。目前開發(fā)的解決方案正在申請專利。“
該小組通過將發(fā)光氧敏感納米顆粒實施到印刷基質中來開發(fā)功能化生物鏈。當藍光激發(fā)納米粒子時，它們發(fā)出與局部氧氣濃度成比例的紅色發(fā)光-氧氣越多，紅色發(fā)光越少。可以用相機系統(tǒng)對生物打印的生物結構上的紅色發(fā)光和因此氧的分布進行成像。這允許氧氣分布和動力學的在線，非侵入性監(jiān)測，其可以映射到3D生物打印構造中的細胞的生長和分布，而無需破壞性取樣。
重要的是納米粒子的添加不會改變生物聚合物的機械性能，例如在印刷過程中避免細胞應力和死亡。此外，納米粒子不應該抑制或干擾細胞。我們有解決了這些挑戰(zhàn)，因為我們的方法顯示出良好的生物相容性，可以與微藻以及敏感的人類細胞系一起使用。
最近發(fā)表的研究證明了如何校準和使用用傳感器納米顆粒功能化的bioinks，例如，用于監(jiān)測具有一種或幾種細胞類型的生物打印結構中的藻類光合作用和呼吸作用以及干細胞呼吸。
“這是3D生物打印的一個突破。現(xiàn)在可以在線監(jiān)測細胞的氧代謝和微環(huán)境，并在完整的3D打印生命結構中進行非侵入性監(jiān)測”，Kühl教授說。“在較大的組織或骨骼樣結構中培養(yǎng)干細胞的關鍵挑戰(zhàn)是確保為細胞提供足夠的氧氣。現(xiàn)在可以在可視化3D生物打印結構中的氧氣條件，例如快速實現(xiàn)在不同設計的構建體中測試和優(yōu)化干細胞生長。“
Kühl教程表示：使用功能化生物鏈接的3D生物打印是一種新的強大技術，可以應用于生物醫(yī)學以外的許多其他研究領域。例如，將這些先進的材料科學和傳感器技術與我在微生物學和生物光子學方面的研究結合起來非常鼓舞人心。目前正在使用3D生物打印來研究微生物相互作用和光生物學。
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