【3D生物打印】美研究修復損傷新技術 由骨骼到皮膚「軟硬兼施」

科技 19:07 2021/04/27

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據外電報導,有美國大學的研究人員開發了一種方法,透過使用兩種不同的「生物墨水」3D打印出軟、硬組織來修復損傷。

科學家們近年嘗試以生物打印技術,以活細胞創造出皮膚、器官及骨骼等多種組織,惟要修復穿透多種組織類型的損傷則非常棘手。據外電報導,有賓夕法尼亞州立大學(Pennsylvania State University)的研究人員開發了一種方法,透過使用兩種不同的「生物墨水」3D打印出軟、硬組織來修復損傷,在一項新研究中著手解決此問題。

往往在腦部手術完成後,都需要修復手術入口,其中包括表皮及顱骨上的洞。而顱骨上的洞都需要一塊新的骨頭,需要從病人身體的其他部位或從已故的捐贈者取得。據該大學工程科學與力學副教授兼研究論文作者Ibrahim Ozbolat指出,目前沒有一種手術方法可以立即修復軟、硬組織,所以是次研究以此為目標,由骨骼到皮膚進行修復。

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據悉,該研究中以擠壓技術打印(extrusion-based)硬組織,液滴打印(droplet-based)軟組織。

硬組織墨水是由膠原蛋白、殼聚醣(chitosan)、納米氫氧基磷灰石(nano-hydroxyapatite)及其他化合物組成,其中以間質幹細胞(mesenchymal stem cells) 作為最重要的成分,這些細胞可以分化為骨骼、軟骨及骨髓脂肪;軟組織墨水則是分層打印,需要在膠原蛋白、纖維蛋白原(Fibrinogen)、增強交聯作用(crosslinking)及生長的化合物之間交替打印。墨水雖然是在室溫條件下擠出,但仍可很快暖和到貼近體度。

50多次測試 5分鐘內完成打印

在最初的實驗室測試中,研究人員單獨修補了每種組織類型的漏洞。並且在老鼠身上進行的測試顯示,該技術可以在幾分鐘內修復這種囓齒動物顱骨及皮膚上的洞。Ibrahim Ozbolat透露,其生物打印機在不到5分鐘的時間內,完成打印骨層及軟組織。

該團隊在進行了50多次測試的結果顯示,軟組織傷口可在4星期內100%癒合,骨組織可在6星期內重新生長,覆蓋約80%的缺損位置。但當與軟組織打印結合時,後者則在6星期內覆蓋50%。研究小組表示,添加血管化化合物(vascularizing compounds)對於改善骨骼血液流動及促進癒合最為重要,他們將會進一步在大型動物身上測試該方法。

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責任編輯:張寶燕

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