生物3D打印的挑戰(zhàn)之一是獲得構(gòu)成生物“墨水”的干細(xì)胞，以便在3D打印過(guò)程中生存下去，更不用說(shuō)保持它們能夠生長(zhǎng)成全組織結(jié)構(gòu)。此前，我們聽(tīng)到很多關(guān)于生物3D打印成功案例，但是我們并沒(méi)有聽(tīng)到很多失敗的案例。 3D打印人體組織是不容易的事情，所以每次需要提前進(jìn)行研究。

一個(gè)多月前，一批瑞典研究人員，其中包括來(lái)自Sahlgrenska學(xué)院的研究人員，他們不僅將3D打印的人類(lèi)軟骨細(xì)胞植入小鼠，而且在植入后能夠生存下去，并能夠成長(zhǎng)。細(xì)胞在3D打印后立即植入，并在小鼠中成功形成自己的血管網(wǎng)絡(luò)，這向最終3D打印人體器官植入邁出了重要一步。

現(xiàn)在，Sahlgrenska學(xué)院發(fā)布了進(jìn)一步的消息。研究人員與Chalmers理工大學(xué)合作的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)3D打印人體膝蓋干細(xì)胞成功地創(chuàng)建了軟骨組織。從接受膝關(guān)節(jié)手術(shù)的患者中取出細(xì)胞，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室操作后，它們還原成多功能干細(xì)胞，可發(fā)展成多種不同類(lèi)型的細(xì)胞。

然后將細(xì)胞與納米纖維素的溶液混合并將其打印成預(yù)定結(jié)構(gòu)。打印完成之后，用生長(zhǎng)激素處理，使其分化形成軟骨組織。據(jù)悉，組織是三年努力工作的結(jié)果。

“在本質(zhì)上，干細(xì)胞分化成軟骨是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，但是在試管中要復(fù)雜得多?！盨ahlgrenska學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)副教授Stina Simonsson表示：“我們是第一個(gè)獲得成功的團(tuán)隊(duì)，而且我們沒(méi)有進(jìn)行任何動(dòng)物試驗(yàn)。我們研究了各種方法，結(jié)合不同的增長(zhǎng)因素。每個(gè)單獨(dú)的干細(xì)胞被納入納米纖維素，這使得它能夠在打印成3D結(jié)構(gòu)的過(guò)程中存活。我們還從包含干細(xì)胞用于相互通信的其他細(xì)胞中收獲培養(yǎng)基。按照外行人士的說(shuō)法，我們的理論是，我們?cè)O(shè)法欺騙細(xì)胞，認(rèn)為它們并不孤單?！?/span>

通過(guò)“欺騙”細(xì)胞，研究小組能夠讓它們?cè)诜敝持斑M(jìn)行區(qū)分。團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，大量的干細(xì)胞是組織形成所必需的。當(dāng)外科醫(yī)生檢查生物3D打印軟骨時(shí)，那些外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)3D打印組織和天然存在的人類(lèi)軟骨之間沒(méi)有差異。

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用方面，這一突破意味著在不久的將來(lái)，可能會(huì)從患者自身提取干細(xì)胞中進(jìn)行3D打印新的軟骨。生物打印組織可用于修復(fù)受損軟骨或治療退行性疾病，如骨關(guān)節(jié)炎。盡管如此，但還需要繼續(xù)進(jìn)行研究。

Simonsson說(shuō)：“我們使用的纖維素的結(jié)構(gòu)可能不是最適合人體使用的。在我們開(kāi)始研究將生物3D打印軟骨納入患者手術(shù)治療的可能性之前，我們需要找到另一種可以被細(xì)胞分解和吸收的材料，以便保留只有內(nèi)源性軟骨，最重要的在臨床環(huán)境中使用的東西是安全的。”

據(jù)悉，該篇研究論文Simonsson是主要作者，另外的作者包括Duong Nguyen、DanielA.Hagg、Alma Forsman、Josefine Ekholm、Puwapong Nimkingratama、Camilla Brantsing、Theodoros Kalogeropoulos、Samantha Zaunz、Sebastian Concaro、Mats Brittberg、Anders Lindahl、Paul Gatenholm和Annika Enejder。

延伸閱讀：瑞典科學(xué)家成功讓3D打印人體軟骨細(xì)胞在老鼠身上存活并生長(zhǎng)