研究員開發出促進3D列印組織植入物癒合的富含血小板的生物油墨

最近，由內布拉斯加州林肯大學、麻塞諸塞綜合醫院和麻省理工學院的研究人員組成的團隊開發了一種用於3D列印的新型生物油墨。據悉，油墨中包含富含血小板的血漿，這將導致3D列印的生物組織具有改善的癒合性能。

血液中的血小板使傷口周圍凝結，並且還修復諸如血管、皮膚、肌肉、肌腱等軟組織的損傷。過去，使用富含血小板的血漿物質作為手術治療被證明是有用的，並且將其與生物列印相結合可以開創全新的醫療應用範圍。

“最終的目標是列印可植入的功能性組織結構，以取代或修復受損的組織，”內布拉斯加州機械和材料工程助理教授Ali Tamayol說。

“挑戰之一是創造一種結構，並且當植入選定的組織或器官時，會釋放生長因數，啟動對癒合和再生至關重要的過程。”

該團隊開發的生物油墨是含有藻酸鹽凝膠與血小板細胞的混合物。這是為生物列印而開發的。然而，第一階段是測試其影響癒合的能力。與沒有血小板的相似油墨相比，在實驗室中對油墨進行的初始測試具有可喜的結果。在不到一天的時間裡，

富含血小板的油墨已經促使足夠的細胞遷移以癒合約50％的人造皮膚上的劃痕，而無血小板的版本僅覆蓋了其5％。油墨還展示了血小板可以提供的其他獨特性質，這是它能夠稱之為“增強”細胞的能力。它在24小時內鼓勵兩倍以上的間充質幹細胞向無血小板形式遷移。這些幹細胞可以發展成肌肉、軟骨或骨骼。

隨後將氯化鈣添加到油墨中，其在一些藻酸鹽的聚合物鏈之間形成結合。這使得材料更加粘稠，但對於3D列印仍然具有足夠的可塑性。許多結構用油墨列印，包括網格、樹狀結構和蛇形線。它被證明能夠有效地列印，展現出癒合身體和可列印的潛力。

然後將3D列印結構浸入氯化鈣溶液中以進一步加強它們，這是身體本身使用的方法。

損傷部位通常會自然地升高鈣水準，因此實施這種方法有助於生物3D列印的藻酸鹽結構在植入體內時得到加強。當發展到手術應用水準時，生物油墨也可以與患者自身的血小板以及其他細胞混合。這種混合物可以將對植入的生物3D列印結構的免疫反應的風險降至最低，因為它將基於患者自己的DNA。

據悉，該研究團隊已將研究結果發表在“Advanced Healthcare Materials”雜誌上，題為“Patient‐Specific Bioinks for 3D Bioprinting of Tissue Engineering Scaffolds”。他們的項目得到了美國國立衛生研究院、內布拉斯加州煙草指定點和麻塞諸塞州總醫院的薩格裡研究基金的支持。