来自美国的科学家新南威尔士大学（UNSW）开发了一种3D打印含有活细胞的仿骨结构的新技术，该技术可能在骨组织工程应用、疾病建模和药物筛选方面具有潜在用途。
据副教授克里斯托弗·基利安（Kristopher Kilian）介绍，最重要的是，该方法可以通过将陶瓷墨水直接挤出受影响区域，实现骨和软骨缺损的原位重建，这是迄今为止其他技术尚未实现的壮举。
Kilian与新南威尔士大学化学学院的伊曼·鲁哈尼博士共同开发了这项突破，这是第一次在室温下方便地打印出含有细胞的“骨骼”。
Roohani说：“这是一项独特的技术，可以制造出与骨组织非常相似的结构。”。“它可用于临床应用中，如创伤、癌症引起的骨缺损需要原位修复，或切除大块组织。”
陶瓷全方位生物印刷
Kilian和Rohaani的新技术，名为细胞悬浮液中的陶瓷全向生物打印（COBICS），使用3D打印机部署一种由磷酸钙组成的新型陶瓷基墨水，以产生骨样结构，当它们被置于水中时，几分钟内就会变硬。
Roohani解释说：“这种墨水利用了一种凝固机制，通过在水环境中局部纳米化其成分，将无机墨水转化为机械联锁的骨磷灰石纳米晶体。”。换句话说，它形成的结构在化学上类似于骨骼积木。墨水的配方使其在生物环境中转化迅速、无毒，并且只有当墨水接触体液时才会开始转化，为最终用户（例如外科医生）提供了充足的工作时间
当这种墨水与含有活细胞的胶原物质结合时，就可以原位制造类骨组织。这一过程可以在室温下进行，使其与其他3D打印仿骨技术不同。此外，事实上，活细胞可以是3D打印结构的一部分，而不是材料ial首次在实验室中建造，在加入活细胞之前使用高温炉和苛刻的化学物质，这使得新方法更加独特。
Kilian说：“我们的技术最酷的一点是，你可以直接把它挤压到一个有细胞的地方，就像病人骨头上的一个洞。”。“我们可以直接进入含有细胞、血管和脂肪的骨骼，然后在该区域打印出一个已经含有活细胞的类似骨骼的结构。目前还没有技术可以直接做到这一点。”
骨组织修复的新途径
据科学家称，许多外科医生和医疗技术制造商已经对这种方法表现出了兴趣，Kilian认为这种方法可以开辟一种全新的治疗和修复骨组织的方法。
他说：“这一进展确实为我们相信可能被证明具有变革性的众多机会铺平了道路——从在实验室使用墨水创建用于疾病建模的骨骼，作为牙齿修复的生物活性材料，到指导患者的骨骼重建。”。“我想象有一天，需要进行骨移植的患者可以走进一家诊所，在那里他们的骨骼解剖结构被成像，转换成3D打印机，并用自己的细胞直接打印到腔内。
“这有可能从根本上改变目前的做法，减少患者痛苦，最终挽救生命。”
科学家们的下一步是在动物模型中进行体内试验，以观察模拟骨骼结构的活细胞在植入骨组织后是否继续生长。
关于科学家工作的更多信息可以在题为“通过细胞悬浮液中的全方位陶瓷生物打印合成类骨结构”，发表在《高级功能材料》杂志上。该论文由S.Romanazzo、T.Molley、S.Nemec、K.Lin、R.Sheikh、J.Gooding、B.Wan、Q.Li、K.Kilian和I.Roohani合著。
生物打印骨的研究进展
近年来，3D打印生物结构已成为众多研究项目和倡议的焦点，特别是在组织工程和再生医学领域。新型生物墨水正在不断地为这些应用开发，3D打印正与生物材料工程和干细胞生物学等技术相结合，以创造更广泛的应用可定制骨移植材料.
在过去的一年里，来自俄勒冈州健康与科学大学（OHSU）已经调查了3D打印的方式乐高风格的“骨砖”可以治愈骨折的骨骼组织，而另一个合作研究项目探索了如何三维生物打印纳米复合支架可以促进骨形成。在别处斯科尔特科学家们模拟了一种3D打印方法个性化陶瓷骨植入物使用功能表示建模（FRep）。
最近，来自代尔夫特理工大学用人工骨构建临时骨植入物可生物降解多孔铁使用他们自己专门构建的基于拉伸的设置。他们研究的下一阶段包括注入纳米生物陶瓷以促进骨生长和整合抗菌剂以降低感染风险。
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特色图片展示科学家已经研究出如何使用3D打印机和含有活细胞的凝胶状“浴”打印出类似骨骼的结构。图像通过新南威尔士州。
