深圳先進(jìn)院三維生物打印制造人工類組織取得進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所人體組織與器官退行性研究中心副研究員阮長(zhǎng)順、研究員潘浩波、教授呂維加組成的研究團(tuán)隊(duì)，在三維生物打印制造人工類組織領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過生物打印優(yōu)化設(shè)計(jì)及誘導(dǎo)型生物墨水的研發(fā)，構(gòu)筑精確排布成骨細(xì)胞的“活”人工骨組織。制造的“活”人工骨，不僅維持細(xì)胞短時(shí)間的高存活率（24小時(shí)內(nèi)大于95%），并能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間的體內(nèi)外功能化，促進(jìn)新骨再生。相關(guān)研究成果以3D-Bioprinted Osteoblast-Laden Nanocomposite Hydrogel Constructs with Induced Microenvironments Promote Cell Viability, Differentiation, and Osteogenesis both In Vitro and In Vivo為題，發(fā)表在Advanced Science上。

將成體細(xì)胞或干細(xì)胞與生物材料復(fù)合作為生物打印墨水，制造具有功能的人工組織與器官是組織修復(fù)再生的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。然而，如何維持通過三維打印后活體細(xì)胞的短期活性，并實(shí)現(xiàn)三維打印人工類組織在體內(nèi)外的長(zhǎng)期功能化，是限制三維生物制造研究應(yīng)用的瓶頸。阮長(zhǎng)順課題組從事三維生物打印及生物材料墨水的相關(guān)研究，先后探索生物材料降解性能調(diào)控細(xì)胞行為和三維打印構(gòu)建高強(qiáng)度納米復(fù)合水凝膠的人工骨組織研究。

研究中，團(tuán)隊(duì)搭建了一種多通道、常溫成型的三維生物制備系統(tǒng)（Bioscaffolder 3.1, GeSiM）。基于該平臺(tái)，通過材料優(yōu)化構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)以活性的高強(qiáng)度水凝膠/納米硅鎂鹽復(fù)合生物墨水構(gòu)建穩(wěn)固的骨修復(fù)支架支撐體系（第一通道）和以生物相容性優(yōu)異的透明質(zhì)酸包裹均勻分散的成骨細(xì)胞為維持細(xì)胞存活體系（第二通道）。兩通道交替打印，實(shí)現(xiàn)含細(xì)胞的“活”人工骨組織。前期，透明質(zhì)酸提供細(xì)胞保護(hù)，維持高細(xì)胞存活率和精確排布。后期支撐體系控釋骨修復(fù)活性離子（鎂，硅離子等），促進(jìn)細(xì)胞分化和功能化。進(jìn)一步體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該“活”類骨組織，不僅具有在骨缺損部位優(yōu)異修復(fù)能力，還能實(shí)現(xiàn)異位新骨生成。因此，該研究將推動(dòng)三維生物制造技術(shù)在組織修復(fù)再生中的應(yīng)用。

研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)、國家自然基金、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）廣東省青年拔尖人才及深圳市科創(chuàng)委等的資助。

論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700550/full