在生物3D打印技术的研发过程中，尽管充满细胞的生物打印结构在人体组织和器官移植中具有巨大潜力，但该技术仍然被打印速度、打印分辨率以及对体系结构复杂性等方面限制，无法被广泛使用。近期瑞典隆德大学的研究人员开发了一种新型3D可打印生物墨水，可以使人体器官的3D打印距离现实更进一步。
rECM水凝胶的生物相容性和血管生成潜力
该校副教授和该研究的高级作者达西·瓦格纳（Darcy Wagner）和她的团队首先将海藻的藻酸盐与肺组织的细胞外基质结合起来，形成了生物墨水。然后将生物墨水中载有在人气道中发现的干细胞，并进行3D打印以形成模仿这些气道的复杂且机械稳定的组织构造。
瓦格纳说：“我们从制造小管开始，从小做起，因为这是气道和肺血管中都存在的特征。” “通过将我们的新型生物墨水与从患者气道分离的干细胞一起使用，我们能够对具有多层细胞并随时间保持开放的小气道进行生物打印。”
3D打印构造包括可灌输的管子和分支结构，这些结构和分支结构跨越了人体组织的解剖长度尺度，并且不需要外部支撑结构。生物墨水中细胞外基质的存在有助于增强人类祖细胞（干细胞的后代，它们进一步分化以形成专门的细胞类型）的存活，从而实现生物印刷过程中组织特异性细胞的分化和植入物中血管的形成移植部位。
对于移植部位，研究小组使用了一种小鼠模型，该模型与器官移植患者的免疫抑制作用非常相似。免疫抑制是指免疫系统无法正常运行的状态，这可能是由诸如此类的医疗程序引起的。
根据Wagner的说法，由开发的生物墨水形成的3D打印构造物可抑制异物反应，具有促血管生成作用并支持血管形成。这是由于生物墨水在印刷过程中和印刷过程之后均能保持其生物活性的结果。
“这些下一代生物墨水还支持气道干细胞成熟为成年人类气道中发现的多种细胞类型，这意味着需要打印的细胞类型更少，从而简化了打印由多种细胞类型组成的组织所需的喷嘴数量，”她解释。
人类来源的rECM水凝胶可作为呼吸道的生物墨水
为了团队继续研究和改进他们新开发的生物墨水，需要进一步提高3D生物打印的分辨率。更高分辨率的打印将使研究人员能够3D打印更多的远端肺组织和肺泡，这对于气体交换至关重要，并使完全3D打印的肺部更加接近现实。
瓦格纳表示：“我们希望可用的3D打印机的技术进一步改进，以及生物墨水的进一步发展，将能够实现更高分辨率的生物打印，以便工程化将来可用于移植的更大的组织，”她说。“我们还有很长的路要走。”
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