生物三维打印的研究进展

三维(3D)打印具有灵活性和精密性的特点,已在军工、航天等制造行业中发挥重要作用.随之兴起的生物3D打印在再生医学领域同样具有广泛的应用前景.生物3D打印是将打印的墨水改成含有活细胞的混合物,从而构建活体组织器官.目前生物3D打印更多的是应用于硬组织的仿生重建和新型给药装置的制备,但具有生物活性、更复杂的组织器官的重建还处于探索阶段.本文主要对3D打印在生物医学上的应用进行综述,讨论生物3D打印目前面临的问题,并探讨生物3D打印的未来发展方向.     

弹性蛋白样生物材料的制备及性质鉴定 *

组织工程器官重建因不同的用途而对材料的弹性、刚度、生物活性等有一系列的需求,但当前所应用的材料多难以同时满足,例如弹性材料聚乙二醇双丙烯酸酯等高分子材料并不具备较高的生物活性,而生物材料胶原等生物活性好而弹性较差。弹性蛋白(elastin)作为广泛存在于动物体内的一种弹性极佳的功能蛋白,因其可承受较大形变而不破坏本身结构,故应用于弹性器官的组织工程重建中。为获得高生物活性的弹性蛋白样多肽(elastin-like polypeptides,ELP),根据其基本重复单元Val-Pro-Gly-Xaa-Gly设计了氨基酸序列,并进行优化,构建成原核表达质粒,通过大肠杆菌BL21(DE3)菌株进行诱导表达并收集,SDS-PAGE鉴定。通过流变检测、扫描电镜检测、细胞活性检测等方法鉴定材料的弹性性能、物理结构及生物活性,为下一步通过调整交联方法提高其弹性提供了材料,也为ELP作为生物材料应用于组织工程器官重建奠定了基础。     

同轴打印小直径组织工程血管*

随着人口老龄化问题的日益严重以及心血管疾病患病的增加,临床上对血管移植物的需求量也逐渐增大。利用涤纶和聚四氟乙烯制备大直径血管(>6mm)在临床上得到了广泛的应用,而小直径(< 6 mm)血管常因血栓和感染导致移植的失败,因此构建内皮细胞贴附的组织工程血管就显得至关重要。通过合成RGD修饰的海藻酸钠(RGD-alginate, RGD-ALG)以及甲基丙烯酸化的明胶(methacrylated gelatin,GelMA),利用氯化钙溶液溶解的普朗尼克F127作为牺牲材料,利用同轴打印制备出组织工程血管。通过选择不同直径的同轴打印喷嘴以及调节打印参数,可以制备出不同直径的组织工程血管。制备出的组织工程血管可以承受人生理状态下的血管压力,可以进行稳定的灌流培养,并且人脐静脉血管内皮细胞在通入组织工程血管中后可以稳定贴附在管壁上。