打印高分子的移植器官

德国的科学家们开发出一种生物相容的可打印的高分子材料,从而可以利用三维打印技术制备移植用的器官。

应用于组织工程的生物材料需要满足各种各样的要求,包括材料表面的物理化学性质、可设计性、功能化和生物相容性。此外,组织工程中的生物支架是作为模板来指导组织的生成,其内部孔隙网络和它外部几何结构都需要得到精密的控制来促进细胞迁移和成功的血管化。

为了实现这些目标,生成组织工程支架的新方法将重点放在了快速成型(rapid prototyping ,RP)技术上。利用层层自组装的加工方式制备的组织工程支架,通过一些适当的安排和设计,能够与体内需要的孔隙度和机械强度相匹配。

然而,某些已经成功应用于血管植入的常规材料并不适合使用RP技术进行加工。目前非常迫切地需要一种新的可加工的生物材料,在增强细胞粘附的同时,其年度和表面张力还能满足3D打印加工技术的要求。

在斯图加特和波茨坦的弗劳恩霍夫研究院(Fraunhofer Institutes),与斯图加特大学和维尔茨堡大学一同努力,开发了一种生物相容的聚丙烯网络,可以通过3D打印加工的方法制备人造组织支架。科学家们设计了两种高分子材料,可以满足印刷工艺的流变要求。他们使用了一种生物相容性好的可溶性光引发剂来控制UV光固化,并且与目前研究材料的各种性质进行了比较。

在这项研究中,科学家们制备了不同的聚合物表面并且接种了细胞进行培养。并通过评估细胞的生长,生存状态和功能,研究了细胞-材料之间的相互作用和生物相容性。他们的结果表明,这些材料不仅满足RP加工工艺的要求,而且具有很好的细胞生物活性。

基于各种优良的特性,这种新型混合聚合物很有希望成为未来组织工程中支架设计和制备的备选材料。在即将开展的工作中,科学家们将继续研究这种材料的各种可调性能,如拉伸模量和伸长强度,以及使用特殊的细胞生长因子进行表面修饰,用于增强细胞粘附。

Esther C. Novosel et al., Adv. Eng. Mater. ; DOI: 10.1002/adem.201180018