纳米工程Bioink可以简化生物负载3D凝胶的印刷

德州农工大学的最新消息表明，关于3D生物打印结构的有据可查的故事可能需要修正。这些故事说3D生物打印结构在掺入治疗性蛋白质方面做得很差。但是现在看来，这些结构可以很容易地装载治疗性蛋白质，可以将其长时间隔离，然后逐渐释放以控制细胞功能。

3D生物打印正在成为一种有希望的方法，用于快速制造用于设计新型，健康，功能组织的含细胞构建体。但是，3D生物打印的主要挑战之一是缺乏对细胞功能的控制。生长因子是一类特殊的蛋白质，可以控制细胞的命运和功能。但是，这些生长因子不能轻易长时间地掺入3D生物打印结构中。

在德克萨斯A&M进行的一项最新研究中，生物医学工程师Akhilesh K. Gaharwar博士实验室的研究人员配制了一种生物墨水，以促进能够在精确位置释放蛋白质治疗剂的3D结构的打印。该研究人员的发现最近发表在《高级医疗保健材料》上，标题为“ 使用纳米工程化的生物墨水控制和指导细胞迁移以3D方式打印治疗性蛋白质 ”。

“向聚(乙二醇)-二硫苏糖醇(PEGDTT)中添加2D纳米硅酸盐导致形成剪切稀化的生物油墨，并具有较高的可印刷性和结构保真度，”该论文的作者详细介绍。“可以通过改变PEG：PEGDTT的比例和纳米硅酸盐的浓度来调节3D打印结构的机械性能，膨胀动力学和降解速率。”

本质上，德克萨斯州A&M团队找到了一种打印水凝胶的方法，水凝胶是一种可以吸收和保留大量水的3D结构，可以隔离治疗性蛋白质。研究小组使用了一种生物墨水，其中掺入了一种惰性聚合物聚乙二醇(PEG)，这对组织工程非常有利，因为它不会激发免疫系统。

典型的PEG聚合物溶液粘度低，这会使3D打印复杂化。为了克服这一局限性，研究小组将PEG聚合物与纳米颗粒结合在一起。与聚合物水凝胶本身相比，这种组合产生了新型的生物墨水水凝胶，可支持细胞生长并且可印刷性增强。

在试验载有促血管生成治疗剂的3D打印结构时，得克萨斯州A&M科学家观察到该治疗剂的持续释放，促进了人内皮脐静脉细胞的快速迁移。科学家断言：“这种设计具有生物活性的墨水以控制和指导细胞行为的方法，可以用来为再生医学设计3D复杂组织结构。”

这种AO3423新技术基于Gaharwar开发的纳米粘土平台，可用于蛋白质治疗剂的精确沉积。这种生物墨水配方具有独特的剪切稀化特性，可以注入材料。然后，材料迅速停止流动，固化并停留在原位，这对于3D生物打印应用程序是非常需要的。

该论文的主要作者，德克萨斯A&M生物医学工程师Charles W. Peak博士说：“这种使用纳米粘土的配方螯合了增加细胞活性和增殖的治疗药物。” “此外，生物活性治疗剂的延长交付可以改善3D打印支架内的细胞迁移，并有助于支架的快速血管生成。”

Gaharwar说，延长治疗药物的使用还可以通过降低治疗药物的浓度以及最大程度地减少与超生理学剂量有关的不良副作用来降低总成本。他说：“总体而言，这项研究提供了以3D打印蛋白质疗法的原理性证明，该疗法可用于控制和指导细胞功能。”