来自哈佛医学院已经开发出一种新的基于藻类的生物墨水，一旦3D打印到软组织结构中，就会显示出增强的细胞活力。
该团队通过将光合藻类和人类肝细胞组合成水凝胶基质，形成了他们的bioink，然后用它3D打印六边形结构，具有逼真的肝脏“小叶”。由于藻类的天然氧气释放倾向，生物打印的人类细胞成倍增加，显示出更强的功能性，产生肝脏特异性蛋白质。
未来，研究人员相信，他们的新生物打印技术可以应用于从药物开发、个性化医疗到基于藻类的健康零食等领域。
该论文的资深作者Y.Shrike Zhang说：“这项研究是第一个将植物细胞和人类细胞以生理意义上的方式结合起来的共生组织工程的真实例子。”。“我们的研究提供了一个独特的例子，说明我们如何利用自然界中常见的共生策略来提高我们设计人体功能组织的能力。”
对3D生物打印组织的迫切需求
器官捐赠者短缺仍然是全世界的一个重大问题，根据世界卫生组织据统计，目前只有约10%的移植需求得到满足。因此，人工替代品的开发越来越紧迫，3D生物打印技术近年来在这一领域取得了重大进展。
尽管研究人员采取了各种不同的方法，但由此产生的细胞负载结构往往缺乏使其在最终使用场景中发挥作用所需的细胞活力华盛顿州立大学例如，WSU也创建了一个天然增强水凝胶，但它还没有准备好用于医疗。
细胞的生存能力在很大程度上取决于它们的氧暴露水平和氧的均匀分布2.被证明能促进细胞生长。然而，由于副产物的破坏性和释放曲线的不一致性，先前使用氧分布生物材料对细胞负载水凝胶进行氧化的尝试已经停止。
为了克服这些限制，团队调整了藻类水凝胶在德累斯顿工业大学，包括较高的纤维素浓度。这种天然聚合物不仅为科学家们的水凝胶提供了完整性，而且最终证明它能够为他们进行3D打印的组织充氧。
哈佛团队的海藻水凝胶
该团队通过将羧甲基纤维素与明胶、PVA和海藻酸钠结合，并调整每种物质的用量来优化墨水的粘度，从而制备出水凝胶。一旦研究小组确定了理想的混合物，他们就用它3D打印出一系列蜂窝状结构，每个结构由七个六边形小叶组成。
在印刷过程中，研究人员创造了一系列六层、十层和二十层的组织，形成了一个三维管状网格状图案。然后，科学家们将不同水平的莱茵光合海藻和10%的胎牛血清混合到添加剂结构中，观察到令人鼓舞的结果。
生物打印藻类以光合方式释放氧气，从而增强肝细胞的活力和功能，而不影响生物墨水的打印适性。此外，在最后一步，研究小组加入纤维素酶来溶解他们的生物墨水，发现它留下了中空的微通道。
用人类血管细胞填充这些腔室使科学家们能够创造出类似肝脏的组织，这些组织显示出良好的细胞生长并产生天然蛋白质。虽然不包括藻类注入的细胞结构仅显示出70%的存活率，但那些包含藻类注入的细胞结构显示出高达92%的存活率。
张总结道：“以前还没有报道过这样一种可在单个组织结构内进行初始氧化和随后血管形成的易失性生物墨水的开发。”。“这是成功构建活组织和功能组织的关键一步。”
采用藻类对健康的好处
藻类不仅对人体有益，而且在减少温室气体排放方面也发挥着作用，其绿色认证日益使其成为3D打印相关研究的主题。
荷兰科学家瓦赫宁恩大学还有西班牙语瓦伦西亚大学，已经部署了一种海生藻类来3D打印一系列健康谷物零食该研究小组的理论是，他们可以定制藻类食品的形状、质地和颜色，使其更具吸引力。
在其他地方，来自剑桥大学和加州大学圣地亚哥分校有3D生物打印吗仿珊瑚结构它们能够生长微小的藻类。通过对藻类的培养进行微调，科学家们旨在开发一种减少发展中国家温室气体排放的方法。
研究人员的研究结果在他们题为“研究”的论文中有详细说明3D生物打印血管化组织内的共生光合氧合这项研究由苏西拉·马哈尔詹、杰奎琳·阿尔瓦、卡桑德拉·卡马拉、安德烈斯·鲁比奥、大卫·埃尔南德斯、克莱门特·德拉沃、埃兰迪·科雷亚、玛丽安娜·罗莫、黛安娜·博尼拉、米莉·路易斯·圣地亚哥、李万录、冯成、应国良和张宇伯劳共同撰写。
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特色图片显示了哈佛大学研究小组充满细胞的海藻结构的六层结构。照片通过物质杂志。
