大阪大学的研究人员开发了一种生物相容性方法来制造复杂的基于细胞的软3D结构，这可能导致打印器官替代品

　　如果器官损伤可以通过简单地在实验室培养一个新器官来修复呢?提高研究人员根据需要将活细胞打印成几何定义良好、柔软复杂的3D结构的能力，对于此类工作以及无动物毒理学测试至关重要。

　　在最近发表在ACS生物材料科学与工程杂志上的一项研究中，大阪大学的研究人员克服了先前阻碍细胞生长和生物打印结构几何保真度的限制。这项工作可能有助于使3d打印的细胞结构更接近于模仿生物组织和器官。

　　自从1988年使用标准喷墨打印机首次报道生物打印以来，研究人员一直在探索这种逐层组织组装程序的潜力，以再生受损的身体部位并测试医学假设。生物打印是将含有细胞的“墨水”从打印喷嘴喷射出来，形成3D结构。通常打印硬结构比打印软结构更容易。然而，就打印结构中的细胞生长而言，软结构是优选的。当打印软结构时，在打印支架上这样做是有效的;然而，油墨在容器中填充的支架中的凝固会导致其被支架中不需要的物质污染。油墨固化成柔软的基质使用印刷支架无污染，同时保持细胞活力，是这项工作的目标。

　　该研究的主要作者Takashi Kotani解释说:“在我们的方法中，3D打印机交替分配含有细胞的墨水和打印支架。”“有趣的是，支撑也在促进油墨凝固方面起着作用。墨水凝固所需要的一切都在支撑中，在移除支撑后，软打印细胞结构的几何形状保持不变。”

　　来自支架的过氧化氢使墨水中的酶能够启动墨水的凝胶化，从而在几秒钟内形成凝胶封闭的细胞组装。这种快速凝胶防止了在形成过程中对组装体的污染。移除支架后，直接的3D结构，如倒梯形几何形状以及人的鼻子形状——包括桥、洞和突出部分——很容易得到。

　　“我们在很大程度上保留了小鼠成纤维细胞的几何形状和生长，这些细胞至少可以存活两周，”资深作者酒井真司说。“这些细胞也附着在我们的结构上并增殖，这凸显了我们在组织工程方面的潜力。”

　　这项新技术是人类细胞组装和组织工程的重要一步。进一步的工作可能包括进一步优化墨水和支撑，以及将血管纳入人工组织以改善其与生理结构的相似性。再生医学、药物毒理学和其他领域都将受益于这项工作，并进一步提高生物打印的精确保真度。

　　图:用支撑材料3D打印的人鼻子结构。

　　来源:酒井慎司

　　这篇文章，“通过交替挤压支撑材料的生物胶凝通过辣根过氧化物酶介导的生物打印”，发表在ACS生物材料科学与工程上，DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.3c00996。