華盛頓州立大學機械與材料工程學院的一組研究人員開發了一種新穎的、可定制的 3D 生物打印材料，旨在更好地模仿自然組織的結構。

具有可編程的機械性能，支架材料可以更好地促進自然細胞在各種環境中的生長，從而為科學家提供更可靠的方法來製造定制組織。

該研究的合著者 Arda Gozen 教授認為，該材料是一種易於使用的生物墨水。 醫生可能會按下按鈕，用該材料生物打印起始支架，並根據需要為患者生產替換皮膚、軟骨和其他物品。 生物結構。

這種方法在製造功能性組織方面的成功很大程度上取決於製造的結構模仿天然組織的能力。 如果想要培養細胞並將其轉化為功能組織，則需要匹配天然組織的機械環境。

3D生物打印的聖杯是製造整個替代器官。 這是一個里程碑，將消除移植等待時間，減輕全球醫療保健系統的巨大負擔。 目前，3D生物打印技術只能製作簡單的組織樣本，從而逐層沉積生物墨水搭建支架，進而為細胞生長提供滋養環境。

進化比我們的高精度微沉積系統複雜得多，這意味著真正的生物細胞通常很難在人造支架上生長。 例如，皮膚細胞喜歡在感覺像真實皮膚的支架上生長，而肌肉細胞喜歡在感覺像真實肌肉的支架上生長。

3D生物打印主要是讓這些生物細胞處於被真實物體包圍的狀態。 研究人員微調腳手架的典型方法是添加或刪除桁架以增加或減少結構的剛度。 儘管這種方法相對簡單，但它不提供最終用途組織工程所需的靈活性。

為了滿足適應性的需求，華盛頓團隊開發了一種具有可定制機械性能的新型生物墨水。 由明膠、阿拉伯樹膠和海藻酸鈉製成的生物墨水結合了三種化學過程，將這三種成分“綁”在一起，幾乎就像一根編織繩。 修改單獨的化學過程使科學家能夠微調最終支撐的剛度，而無需使用桁架來修改幾何設計。

這允許您在不改變腳手架設計的情況下調整屬性，並為我們提供了額外的自由度。

儘管這項工作仍處於早期階段，Gozen 團隊已將這種材料用於 3D 打印鼻軟骨支架。 模擬天然組織的複雜性仍然是一個挑戰，但隨著打印參數或成分的變化，該團隊相信它最終可以為大規模組織工程應用製造出可用的支架結構。

同樣，賓夕法尼亞州立大學的研究人員此前開發了一種3D生物打印工藝，可以同時打印硬組織和軟組織，以修復皮膚和骨骼損傷。 利用兩種專門設計的生物墨水和生物打印工藝，團隊能夠在幾分鐘內一步修復大鼠模型頭骨和皮膚上的孔洞。

在其他地方，阿卜杜拉國王科技大學的科學家最近開發了一種基於超短肽的 3D 打印水凝膠支架的新方法。 該團隊使用短氨基酸鏈來配製用於組織工程目的的生物墨水。

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