研究人员阿尔伯塔大学(U of A)已经开发了一种3D生物打印的方法，为术后面部毁容的癌症患者定制鼻软骨。
使用一个赛林克在3D bioprinter中，科学家已经能够精确地将患者细胞和胶原蛋白水凝胶的混合物沉积成鼻腔形状，然后再将该材料培养成功能性软骨。考虑到正常的鼻子移植通常会有肺部感染甚至塌陷的风险，研究小组的植入物可能是治疗未来癌症患者面部肿瘤的一种更安全、更快的方法。
“对一个人来说，制造软骨需要一生的时间，而这种方法只需要四周的时间，”阿德托拉·阿德西达(Adetola Adesida)说，他是美国大学医学和牙科学院的外科教授。“所以你仍然期望它会经历一定程度的成熟，特别是当植入人体时。但在功能上，它可以做软骨所做的事情。”
优化重建手术
在北美，每年有超过300万人被诊断为非黑素瘤皮肤癌，平均而言，其中40%的人会出现鼻部病变，需要截肢。虽然手术是必要的，因为它可以挽救生命，但它需要永久性去除鼻软骨，经常给患者留下疤痕和面部变形。
此外，考虑到鼻细胞血管化不良，它们无法像身体其他部位那样再生，因此通常从患者的肋骨上取下移植物，这可能会导致并发症。阿德西达解释说：“当外科医生重组鼻子时，它是直的，但当它适应新的环境时，它会经历一段扭曲的重塑时期。”。“从视觉上看，这是个问题。”
肋骨室也是人体解剖学中高度敏感的区域，手术可能会使那些肺部塌陷的患者面临感染甚至死亡的风险。为了降低移植的危险性，美国大学的科学家们因此提出，可以精确地设计患者特异性细胞移植物，以创建逼真而强健的鼻组织。
此前，该团队已经成功将人类鼻中隔软骨细胞(hNCs)植入到胶原蛋白支架上，但产生的细胞在形状和分布上都受到限制。然而，在研究人员的新研究中，他们现在发现生物打印提供了实现均匀组织所需的准确性，尽管只有在使用定制的生物墨水时才能提供可行的细胞结构。
一种“新鲜”的生物打印方法
由于I型胶原蛋白具有天然的生物相容性，并得到了广泛的临床批准，它经常被用于制造软骨组织，但它的低粘度确实限制了它的打印性。为了解决这个问题，科学家们采用了一种自由形式的可逆悬浮水凝胶包埋或“新鲜”方法，包括在凝胶支持下培养配方之前，将细胞与胶原蛋白预混合。
随着时间的推移，支架慢慢融化，留下一个组合结构，稍后可以补充可溶性软骨生成因子，以促进其生长。该团队的体外工程方法被证明是有利的，因为它使他们能够密切监测软骨发育的关键因素，使其在完成后“做好手术准备”。
利用他们最新的模型，科学家们最终能够制造出多孔的鼻状结构，这种结构在仅仅6周的时间里就生长成了统计上与本地同类组织不同的组织。扫描电镜成像还显示，这些结构的细胞存活率为95%，研究人员观察到它们与传统的人类软骨“结构非常相似”。
然而，尽管他们的植入物显示出了最初的希望，该团队承认移植后的整合仍然很难预测，需要进一步的研究。因此，科学家们现在正在评估他们实验室培育的软骨在动物移植后是否能保持其特性，目标是在2-3年后进入人体试验。
生物打印癌症治疗
仅在过去的12个月里，科学家们就使用了3D生物打印技术来生产各种各样的细胞支架，每一种都被定制来攻击肿瘤生长的不同元素。在华盛顿州立大学(WSU)，研究人员开发了一种3D打印大豆浸泡骨支架它能抵抗癌细胞。
WSU研究小组的方法减少了样本中的炎症，使其成为帮助年轻骨肉瘤癌症患者的一种更温和的治疗方法。类似地，一个西班牙领导的研究团队最近制定了一项t细胞产生水凝胶，它可以被3D打印到模拟抗癌淋巴结行为的组织中。
科学家们名古屋城市大学与此同时，美国已经设法做到了这一点3D生物打印药物输送系统使用鱼胶为基础的聚合物水凝胶。这种可植入的贴片可以装载治疗癌症的聚乙二醇化脂质体阿霉素，有可能使其成为其他领域纳米药物输送的理想材料。
研究人员的研究结果详细发表在题为《用于软骨组织工程的人鼻中隔软骨细胞载胶原水凝胶的生物打印该研究由Xiaoyi Lan、Yan Liang、Esra J. N. Erkut、Melanie Kunze、Aillette Mulet‐Sierra、Tianxing Gong、Martin Osswald、Khalid Ansari、Hadi Seikaly、Yaman Boluk和Adetola B. Adesida共同撰写。
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特色图片显示了科学家们3D生物打印的鼻型组织植入物的3D模型。图像通过FASEB杂志。
