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  近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所人體組織與器官退行性研究中心阮長(zhǎng)順副研究員、潘浩波研究員與呂維加教授研究團(tuán)隊(duì)在三維生物打印制造人工類(lèi)組織領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過(guò)生物打印優(yōu)化設(shè)計(jì)及誘導(dǎo)型生物墨水的研發(fā)，成功構(gòu)筑精確排布成骨細(xì)胞的“活”人工骨組織。所制造的“活”人工骨，不僅維持細(xì)胞短時(shí)間的高存活率（24小時(shí)內(nèi)大于95%），還能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間的體內(nèi)外功能化，促進(jìn)新骨再生。此項(xiàng)研究成果以題為“3D-Bioprinted Osteoblast-Laden Nanocomposite Hydrogel Constructs with Induced Microenvironments Promote Cell Viability, Differentiation, and Osteogenesis both In Vitro and In Vivo”（具有高細(xì)胞存活率以及促進(jìn)成骨分化和新生骨組織生長(zhǎng)的三維骨細(xì)胞打印系統(tǒng)及其在骨修復(fù)中的研究）發(fā)表在權(quán)威刊物Advanced Science （《先進(jìn)科學(xué)》，DOI：10.1002/advs.201700550，影響因子9.034）上。 

  將成體細(xì)胞或干細(xì)胞與生物材料復(fù)合作為生物打印墨水，制造具有功能的人工組織與器官是組織修復(fù)再生的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。然而，如何維持通過(guò)三維打印后活體細(xì)胞的短期活性，并實(shí)現(xiàn)三維打印人工類(lèi)組織在體內(nèi)外的長(zhǎng)期功能化，是限制三維生物制造研究應(yīng)用的瓶頸之一。阮長(zhǎng)順副研究員課題組一直從事三維生物打印及生物材料墨水的相關(guān)研究，先后探索過(guò)生物材料降解性能調(diào)控細(xì)胞行為（Scientific Reports, 2017(7): 6794）和三維打印構(gòu)建高強(qiáng)度納米復(fù)合水凝膠的人工骨組織研究（與天津大學(xué)劉文廣教授合作, ACS Biomater. Sci. Eng, 2017(3): 1109?1118）。 

  本研究中，團(tuán)隊(duì)成功搭建了一種多通道、常溫成型的三維生物制備系統(tǒng) （Bioscaffolder 3.1, GeSiM）。基于該平臺(tái)，通過(guò)材料優(yōu)化構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)以活性的高強(qiáng)度水凝膠/納米硅鎂鹽復(fù)合生物墨水構(gòu)建穩(wěn)固的骨修復(fù)支架支撐體系（第一通道）和以生物相容性優(yōu)異的透明質(zhì)酸包裹均勻分散的成骨細(xì)胞為維持細(xì)胞存活體系（第二通道）。兩通道交替打印，實(shí)現(xiàn)含細(xì)胞的“活”人工骨組織。前期，透明質(zhì)酸提供細(xì)胞保護(hù)，維持高細(xì)胞存活率和精確排布。后期支撐體系控釋骨修復(fù)活性離子（鎂，硅離子等），促進(jìn)細(xì)胞分化和功能化。進(jìn)一步體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該“活”類(lèi)骨組織，不僅具有在骨缺損部位優(yōu)異修復(fù)能力，還能實(shí)現(xiàn)異位新骨生成。因此，該研究將推動(dòng)三維生物制造技術(shù)在組織修復(fù)再生中的應(yīng)用。 

三維生物打印構(gòu)建“活”人工骨組織示意圖

  該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)、國(guó)家自然基金、國(guó)家863計(jì)劃廣東省青年拔尖人才及深圳市科創(chuàng)委等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700550/full