角膜移植是角膜功能喪失的主要治療方法之一，但70名需要角膜移植的人中只有一人接受了這種治療，導(dǎo)致約1250萬(wàn)人視力喪失，因?yàn)楦緵](méi)有足夠的角膜捐贈(zèng)者。但是去年我們報(bào)道了紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的一個(gè)生物3d打印角膜，看起來(lái)非常有希望。
科學(xué)家使用自組裝4d生物材料進(jìn)行3d打印人工角膜
現(xiàn)在，同一紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)組織工程博士后研究員martina miotto創(chuàng)造了一種由4d生物材料制成的自組裝角膜。 4d生物材料是由生物相容性基底和活組織細(xì)胞組成，其在暴露于特定外部刺激時(shí)改變形狀。含有角膜細(xì)胞(cccgs)的膠原蛋白凝膠表現(xiàn)出收縮，miotto和她的團(tuán)隊(duì)之前發(fā)現(xiàn)肽兩親分子的存在抑制了收縮行為。因此，他們使用兩個(gè)cccg創(chuàng)建了同心圓，其中一個(gè)使用肽兩親物，一個(gè)沒(méi)有，“生產(chǎn)具有內(nèi)部刺激機(jī)制的4d生物材料，使用收縮細(xì)胞作為生物執(zhí)行器來(lái)改變組織形狀和結(jié)構(gòu)”。
超過(guò)五天，cccg彎曲成角膜形狀。 miotto解釋了新興的4d行為：“每個(gè)細(xì)胞的力都很小，但它們可以將一英寸寬的組織塊整形成角膜狀結(jié)構(gòu)。”她還描述了4d生物材料如何能夠增強(qiáng)當(dāng)前的生物3d打印工作，“通過(guò)4d打印的發(fā)明可以使這項(xiàng)技術(shù)更進(jìn)一步，在制造過(guò)程完成后可以通過(guò)折疊自組裝的結(jié)構(gòu)的打印，就像我們的角膜一樣。打印可以將自身排列成更復(fù)雜形狀的生物結(jié)構(gòu)意味著您不需要生產(chǎn)支架來(lái)打印細(xì)胞，還方便之后將其移除。印刷過(guò)程的準(zhǔn)確性對(duì)于定位使細(xì)胞在生物材料內(nèi)收縮的基于肽的分子非常有用。“
使用4d生物材料對(duì)整個(gè)器官進(jìn)行生物3d打印可能還有一段距離，但該技術(shù)在不久的將來(lái)可能會(huì)應(yīng)用于臨床。 miotto提供了一個(gè)可能的例子：“該過(guò)程可用于創(chuàng)建變形支架，以防止血管堵塞。一個(gè)封閉的支架可以很容易地注入血液中，然后通過(guò)受傷部位的細(xì)胞收縮力打開(kāi)，避免了手術(shù)的需要。研究人員已經(jīng)在研究3d打印的動(dòng)脈支架，所以這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的期望。
(原標(biāo)題：科學(xué)家使用自組裝4d生物材料進(jìn)行3d打印人工角膜)