器官損傷可能危及生命，全世界每年有500多萬人因此死亡。自體移植和異體移植被認(rèn)為是器官移植的金標(biāo)準(zhǔn)，但仍然存在許多局限性，如供體短缺、供體部位發(fā)病率和不良免疫反應(yīng)。組織工程技術(shù)的發(fā)展為器官損傷的治療提供了新的途徑。原位組織再生相對簡單，通過在缺陷處植入生物支架，作為人工微環(huán)境并提供結(jié)構(gòu)支持，直到組織形成。然而，原位組織再生受到原位制造技術(shù)的阻礙。原位生物打印技術(shù)可在缺損傷口上直接制備支架，為原位組織再生提供了一種新的方法。然而，由于現(xiàn)有的原位生物制造技術(shù)(包括打印深度和生物墨水)的限制，在體內(nèi)深層器官中生物打印支架仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。華中科技大學(xué)臧劍鋒團(tuán)隊(duì)在2021年首次提出將磁控軟體機(jī)器人的優(yōu)勢應(yīng)用于3D打印，結(jié)合磁場高穿透性與軟材料的大變形特點(diǎn)，由磁場將外部路徑的運(yùn)動映射到具有大變形能力的軟體機(jī)器人上。通過非接觸式3D打印，實(shí)現(xiàn)磁控3D打印(Nat. Commun. 12,5072(2021))。然而，原位組織再生需要合適的生物墨水進(jìn)行原位打印，打印出與缺損幾何形狀匹配的更復(fù)雜的打印圖案，以此來實(shí)現(xiàn)完全占據(jù)缺損部位的解剖結(jié)構(gòu)，提供微環(huán)境和結(jié)構(gòu)支持。
圖3 導(dǎo)電水凝膠生物墨水的生物相容性與生物降解性
圖4 導(dǎo)電水凝膠生物墨水的原位生物打印性能優(yōu)化
圖6 微創(chuàng)鐵磁生物打印用于大鼠部分肝切除模型的原位組織再生。
這種體內(nèi)支架制造技術(shù)可擴(kuò)展到3D打印負(fù)載細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)，可能為原位組織再生和體內(nèi)器官培養(yǎng)開辟了一條新的途徑。
華中科技大學(xué)博士研究生楊月瑩、碩士研究生于正陽、博士研究生路小歡為本文的共同第一作者，華中科技大學(xué)臧劍鋒教授、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院王征教授、王琳教授為共同通訊作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.03.011
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