nature子刊：氧化石墨烯與蛋白質(zhì)3D打印出復(fù)雜血管組織

2020年3月5日，南極熊從外媒獲悉，近日《Nature Communications》上發(fā)表了一項關(guān)于3D打印的最新研究，詳細介紹了氧化石墨烯與一種蛋白質(zhì)的3D打印，可以組織成復(fù)雜的血管組織。這項研究由諾丁漢大學(xué)和倫敦瑪麗皇后大學(xué)的Alvaro Mata教授領(lǐng)導(dǎo)。

Mata教授解釋說：“通過從納米級開始有序地進行合成，生物成分的自上而下的3D打印以及自下而上的自組裝，為生物制造提供了機會。 在這里，我們正在制造與細胞兼容的微尺度毛細管狀流體結(jié)構(gòu)，具有生理相關(guān)的特性，并具有流動的能力?！?br />
Mata補充說：“這可以使實驗室中的脈管系統(tǒng)恢復(fù)活力，并對開發(fā)更安全，更有效的藥物產(chǎn)生影響，這意味著治療方法有可能更快地到達患者手中?！?br />

掃描電子顯微鏡圖像，內(nèi)皮細胞在打印的管狀結(jié)構(gòu)表面上生長

自組裝材料

自組裝的特性被描述為將多個組件組織成更大的結(jié)構(gòu)，許多生物系統(tǒng)依靠自組裝將分子構(gòu)件組裝在一起，以組裝出功能更強大，更復(fù)雜的系統(tǒng)。生長，復(fù)制和修復(fù)的生命過程都依賴于自組裝。

研究中發(fā)現(xiàn)的新生物材料是氧化石墨烯與蛋白質(zhì)自組裝的結(jié)果。研究人員觀察到蛋白質(zhì)的柔性，無序區(qū)域符合氧化石墨烯更均勻的結(jié)構(gòu)，從而在兩者之間形成了強大的相互作用。通過精確控制兩種成分的混合方式，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可以在細胞存在的情況下引導(dǎo)組裝過程，從而產(chǎn)生復(fù)雜而堅固的結(jié)構(gòu)。

然后，最終結(jié)果生物材料可用作3D打印具有精細分辨率的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生物墨水。該小組成功地在細胞存在下建立了血管模擬結(jié)構(gòu)。研究中開發(fā)的結(jié)構(gòu)具有相關(guān)的化學(xué)和機械性能，可以滿足其目的。

通過同時打印和自組裝在氧化石墨烯和蛋白質(zhì)之間制成的管狀結(jié)構(gòu)的特寫，圖片來自諾丁漢大學(xué)。

該項目的首席研究員Yuanhao Wu博士表示：“人們非常有興趣開發(fā)能模仿自然界的材料和制造工藝。但是，迄今為止，通過分子組件的自組裝來構(gòu)建堅固的功能材料和設(shè)備的能力一直受到限制。這項研究引入了一種通過自組裝將蛋白質(zhì)與氧化石墨烯整合在一起的新方法，該方法可以輕松地與增材制造整合，從而輕松制造出生物流體設(shè)備，從而使我們能夠在實驗室中復(fù)制人體組織和器官的關(guān)鍵部位?！?br />
編譯自：3dprintingindustry