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光刻法生物印刷术新武器 胶原生物墨水

  一队来自罗格斯,___州立大学的生物医学工程师将甲基丙烯酸胶原的性质进行共同组合后,展现了胶原作为生物墨水潜力巨大的一面,由胶原制成的生物墨水能够供安排工程和再生医学进行3D支架的简略光刻法印刷。Ⅰ型胶原是人体中存在最为遍及的蛋白质。作为最主要的构成胶原蛋白的纤丝成分,Ⅰ型胶原为许多软安排供给了强度和结构。从安排中提取Ⅰ型胶原也非常简略,因而它常被用作体外研讨中的二维或三维基质。此外,Ⅰ型胶原分级自组装为强有力且灵敏的纤维的才能和超卓的物种间生物相容性都使其广泛运用于安排工程中。3D打印技能日益遭到再生医学的欢迎,但Ⅰ型胶原纤维状的高档结构使其作为生物墨水变得更为杂乱。

  在之前的研讨中,David Shreiber教授和他的团队用甲基丙烯酸酯使Ⅰ型胶原赖氨酸残基功用化,组成胶原蛋白甲基丙烯胺酰胺,或称为CMA。CMA保留了Ⅰ型胶原的三重螺旋结构,和自组装成纤维和纤维状共聚凝胶的才能。CMA还具有对光不稳定性,在露出于紫外线构成的自由基时会以纤维方式发作交联。出人意料的是,CMA一起展现出热可逆性:在低温文生理pH条件下,胶原和CMA均以三重螺旋悬架的方式存在;当温度上升到37℃时,两者都会构成纤维状共聚凝胶;但是温度下降时,Ⅰ型胶原会坚持纤维状共聚凝胶状况,但CMA会解离成三重螺旋或短的寡聚物,回复为悬架状况;升温后CMA会再度组成纤维状共聚凝胶。CMA感光交联成为共聚凝胶后就使丧失了热可逆性。

  “我们没想到CMA具有热可逆性,现在还在讨论其机制。但是,当我们发现了CMA的热可逆性,且这个性质能够被感光交联消除时,就意识到Ⅰ型胶原和甲基丙烯酸酯的联合能够使CMA成为支架3D打印生物墨水的完美之选。”该实验室的前研讨生,现食品药品管理局的美国医学生物工程院院士Kathryn Drzewiecki说。在TECHNOLOGY 杂志12月刊的报导中,研讨团队透过面罩将CMA共聚凝胶露出于紫外线和光引发剂下,共聚凝胶的特定区域就会发作交联。随后将发作空间交联的凝胶置于冰箱中“低温消融”未露出的区域,消融的部分能够被冲洗掉,然后别离出模式化的交联共聚凝胶。

  Shreiber和他的团队展现了分辨率为350μm的平板印刷支架。可能令人形象更深入的是,运用一般办公室用激光打印机打印出来的光掩膜,他们能够打印出与面罩微观特色简直相同的支架。这种支架通过冷冻干燥能够构成胶原蛋白为根底的海绵,再次水化后仍能坚持原有形状;特定形状的细胞支架在CMA中包括解离的细胞时也能够被打印出出来。那些细胞显现了很好的生存才能,搬迁才能和表型行为,这与和胶原共聚凝胶支架相互作用的细胞是共同的。

  “现在,机械性能被视作为细胞行为的一个重要调理要素。我们以为对CMA的刚度进行空间调整会成为一个有价值的研讨东西,以此讨论CMA的基质刚度如安在2D支架或3D环境中影响细胞行为。”Shreiber说,“在发现CMA的热可逆性后,我们以为CMA可能会在细胞封装和细胞收集方面有一些风趣的运用。”因而罗格斯大学早已同意了非独家的专利技能CMA,一起作为可调基质底物和生物墨水进入市场。“我们非常兴奋地期待着其他工程师和科学家们运用我们的资料。”

  “我很愿意解释为,使CMA具有热可逆性是我们的研讨方针,”Shreiber总结说,“但这确实是一个意外的发现。”

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