3D液滴打印机创建合成组织
液滴网络打印机:两个液滴发生器,每个液滴发生器都有一个玻璃毛细管喷嘴,紧挨安装在电动微型操纵器上的油井。
牛津大学的研究人员使用定制的液滴网络打印机,开发了一种3D打印机,该打印机可以创建具有多种生物组织特性的材料。
新型材料由数千个相连的水滴组成,这些水滴封装在脂质膜中,可以执行我们体内细胞的某些功能。
这些印刷的“液滴网络”可以成为一种新型技术的基石,该技术可以将药物运送到需要的地方,并有一天有可能替换或连接受损的人体组织。由于液滴网络完全是合成的,没有基因组并且不能复制,因此它们避免了与其他创建人工组织的方法(例如使用干细胞的方法)相关的一些问题。
牛津大学的科学家证明,定制的可编程3D打印机可以创建具有多种生物组织特性的材料。
研究小组在本周的《科学》杂志上报告了他们的发现。
负责这项研究的牛津大学化学系的Hagan Bayley教授说:“我们并不是要制造出忠实于组织的材料,而是要能够执行组织功能的结构。”‘我们已经证明,可以创建由成千上万个相连的液滴组成的网络。这些液滴可以印有蛋白质孔,从而形成通过网络模仿神经的途径,并能够将电信号从网络的一侧传递到另一侧。’
每个液滴是直径约50微米的水性隔室。尽管这大约是活细胞的五倍,但研究人员认为没有理由不能将它们制造得更小。网络保持稳定数周。
贝利教授说:“常规的3D打印机不能完成创建这些液滴网络的工作,因此我们在牛津实验室定制了一个这样的液滴网络。”‘目前,我们已经创建了多达35,000个液滴的网络,但我们可以建立的网络规模实际上仅受时间和金钱的限制。对于我们的实验,我们使用了两种不同类型的液滴,但是没有理由不能使用50种或更多种液滴。’
这种独特的3D打印机是由贝利教授小组的DPhil学生,该论文的主要作者加布里埃尔·比利亚尔(Gabriel Villar)制造的。
可以将液滴网络设计为在打印后将其折叠成不同的形状-例如,对类似于花朵花瓣的扁平形状进行“编程”,以使其自身折叠成空心球,而直接打印无法获得这种空心球。类似于肌肉运动的折叠由渗透压差推动,该渗透压差在液滴之间产生水转移。
牛津大学化学系的加布里埃尔•比利亚尔(Gabriel Villar)说:‘我们创建了一种可扩展的生产新型软质材料的方法。原则上,印刷的结构可以采用许多生物机械,以实现活细胞和组织的复杂行为。’
模拟显示网络折叠成空心球
出版物:加布里埃尔·比利亚尔(Gabriel Villar),亚历山大·D·格雷厄姆(Alexander D. Graham),哈根·贝利(Hagan Bayley),“一种类似薄纸的印刷材料”,《科学》,2013年4月5日:卷340号6128页,第48-52页; DOI:10.1126 / science.1229495
图像:牛津大学/ G Villar