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新型生物3D打印,内置化学传感器梦幻三体 发布日期:2018-10-05 16:24 浏览量:

           近日,以哥本哈根大学生物系Kühl教授为首的国际研究团队开发出一种新的生物3D打印工艺,可用于监测复杂的组织结构。

         在Kühl教授与德累斯顿工业大学的共同努力之下,成功地将氧敏感纳米粒子添加到凝胶材料中,使之应用于可内置活细胞及化学传感器的复杂结构、生物膜和组织状结构。相关研究成果发表在最新的材料科学期刊AFM(Advanced Functional Materials)上。

         Kühl解释道:“3D打印可以广泛应用于塑料、金属等非生物材料的生产,生物材料也不例外,例如活细胞可以用生物相容的凝胶材料进行3D打印,而且在这方面的发展非常迅速。例如在生物医学研究中,将干细胞置入3D打印的结构中进行培养,从而模拟组织和骨骼的复杂结构。不过,这种尝试缺乏对细胞代谢活动的在线监测,相关的测试多采用破坏性取样。我们已经开发出解决方案了,目前正在申请专利。”

 

         研究人员将发光氧敏感纳米颗粒添加到打印基质中,研发出功能化的生物链。当蓝光激发纳米粒子时,它们发出与局部氧气浓度成比例的红光,而且氧气含量越高,红色发光越弱。研究人员可以用相机对红光和氧的分布进行成像,实现非侵入性的监测,从而了解3D打印生物结构中的细胞生长和分布,无需破坏性取样。

            Kühl继续说道:“重要的是纳米粒子的加入,不会改变生物聚合物的机械性能,在打印的过程中,能够避免细胞应力和死亡,减少抑制和干扰。”

        “这是生物3D打印的一个重大突破。现在,我们可以在线监测细胞的氧代谢和微环境,能够对完整的3D打印生命结构,进行非侵入性的监测。”Kühl教授表示。“在较大的组织或骨骼样结构中培养干细胞的关键,是确保细胞的供氧。随着技术的发展,我们将对生物结构中的氧气进行监测,在各种各样的结构中,测试和优化干细胞的生长。”

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