德州農(nóng)工大學(xué)的最新消息表明，關(guān)于3D生物打印結(jié)構(gòu)的有據(jù)可查的故事可能需要修正。這些故事說3D生物打印結(jié)構(gòu)在摻入治療性蛋白質(zhì)方面做得很差。但是現(xiàn)在看來，這些結(jié)構(gòu)可以很容易地裝載治療性蛋白質(zhì)，可以將其長時(shí)間隔離，然后逐漸釋放以控制細(xì)胞功能。

　　3D生物打印正在成為一種有希望的方法，用于快速制造用于設(shè)計(jì)新型，健康，功能組織的含細(xì)胞構(gòu)建體。但是，3D生物打印的主要挑戰(zhàn)之一是缺乏對(duì)細(xì)胞功能的控制。生長因子是一類特殊的蛋白質(zhì)，可以控制細(xì)胞的命運(yùn)和功能。但是，這些生長因子不能輕易長時(shí)間地?fù)饺?D生物打印結(jié)構(gòu)中。

　　在德克薩斯A&M進(jìn)行的一項(xiàng)最新研究中，生物醫(yī)學(xué)工程師Akhilesh K. Gaharwar博士實(shí)驗(yàn)室的研究人員配制了一種生物墨水，以促進(jìn)能夠在精確位置釋放蛋白質(zhì)治療劑的3D結(jié)構(gòu)的打印。該研究人員的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《高級(jí)醫(yī)療保健材料》上，標(biāo)題為“ 使用納米工程化的生物墨水控制和指導(dǎo)細(xì)胞遷移以3D方式打印治療性蛋白質(zhì) ”。

　　“向聚(乙二醇)-二硫蘇糖醇(PEGDTT)中添加2D納米硅酸鹽導(dǎo)致形成剪切稀化的生物油墨，并具有較高的可印刷性和結(jié)構(gòu)保真度，”該論文的作者詳細(xì)介紹。“可以通過改變PEG：PEGDTT的比例和納米硅酸鹽的濃度來調(diào)節(jié)3D打印結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能，膨脹動(dòng)力學(xué)和降解速率。”

　　本質(zhì)上，德克薩斯州A&M團(tuán)隊(duì)找到了一種打印水凝膠的方法，水凝膠是一種可以吸收和保留大量水的3D結(jié)構(gòu)，可以隔離治療性蛋白質(zhì)。研究小組使用了一種生物墨水，其中摻入了一種惰性聚合物聚乙二醇(PEG)，這對(duì)組織工程非常有利，因?yàn)樗粫?huì)激發(fā)免疫系統(tǒng)。

　　典型的PEG聚合物溶液粘度低，這會(huì)使3D打印復(fù)雜化。為了克服這一局限性，研究小組將PEG聚合物與納米顆粒結(jié)合在一起。與聚合物水凝膠本身相比，這種組合產(chǎn)生了新型的生物墨水水凝膠，可支持細(xì)胞生長并且可印刷性增強(qiáng)。

　　在試驗(yàn)載有促血管生成治療劑的3D打印結(jié)構(gòu)時(shí)，得克薩斯州A&M科學(xué)家觀察到該治療劑的持續(xù)釋放，促進(jìn)了人內(nèi)皮臍靜脈細(xì)胞的快速遷移。科學(xué)家斷言：“這種設(shè)計(jì)具有生物活性的墨水以控制和指導(dǎo)細(xì)胞行為的方法，可以用來為再生醫(yī)學(xué)設(shè)計(jì)3D復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)。”

　　這種新技術(shù)基于Gaharwar開發(fā)的納米粘土平臺(tái)，可用于蛋白質(zhì)治療劑的精確沉積。這種生物墨水配方具有獨(dú)特的剪切稀化特性，可以注入材料。然后，材料迅速停止流動(dòng)，固化并停留在原位，這對(duì)于3D生物打印應(yīng)用程序是非常需要的。

　　該論文的主要作者，德克薩斯A&M生物醫(yī)學(xué)工程師Charles W. Peak博士說：“這種使用納米粘土的配方螯合了增加細(xì)胞活性和增殖的治療藥物。” “此外，生物活性治療劑的延長交付可以改善3D打印支架內(nèi)的細(xì)胞遷移，并有助于支架的快速血管生成。”

　　Gaharwar說，延長治療藥物的使用還可以通過降低治療藥物的濃度以及最大程度地減少與超生理學(xué)劑量有關(guān)的不良副作用來降低總成本。他說：“總體而言，這項(xiàng)研究提供了以3D打印蛋白質(zhì)療法的原理性證明，該療法可用于控制和指導(dǎo)細(xì)胞功能。”