南洋理工大學(xué)：將向日葵花粉用于3D生物打印墨水中，提升凝膠強度

來源：cnBeta.COM

當(dāng)涉及到替代身體部位或其他植入物的3D生物打印時，所使用的材料需要堅固而靈活，并且具有生物相容性。根據(jù)一項新研究，向日葵花粉可能是個不錯的選擇。在這項研究中，新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們首先將向日葵花粉在堿性溶液中放置6小時。這一過程將堅硬的花粉顆粒轉(zhuǎn)化為較軟（但仍然堅硬）的微凝膠顆粒。然后，這些顆粒被混合到現(xiàn)有的水凝膠中--如天然來源的海藻酸或透明質(zhì)酸--提高該凝膠的強度。

為了測試所產(chǎn)生的混合“生物墨水”，研究人員將其用于3D打印一個五層可植入的生物支架，這是一種用于在體內(nèi)重新生長組織的三維結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠自行站立，而不像其他一些生物墨水制成的物品，它們通常無法支撐自己--這意味著它們必須與隨后被移除和丟棄的支撐結(jié)構(gòu)一起打印，增加了打印時間和浪費的材料。

接下來，膠原蛋白被添加到生物支架中，以便為人類組織細胞提供錨點，這些細胞放到該結(jié)構(gòu)上。研究小組發(fā)現(xiàn)，該生物支架保留這些細胞的效率為96%至97%，這些細胞可以繼續(xù)繁殖并形成新的生物組織。據(jù)稱，這種效率與由倒置的膠體晶體水凝膠制成的三維細胞培養(yǎng)平臺相似，后者需要花費更多的時間和精力來構(gòu)建。

此外，與其他一些增強強度的添加劑（如纖維）不同，花粉微凝膠顆粒并沒有堵塞3D打印機的噴嘴。更重要的是，由于這些顆粒是空心的，可以想象它們可以被用來在體內(nèi)運輸藥物，隨著它們的溶解而逐漸釋放出來。如果引入一種酸，它們甚至可以被觸發(fā)，在身體內(nèi)的某個時間或地點溶解。

“通過調(diào)整向日葵花粉的機械性能，我們開發(fā)了一種基于花粉的混合墨水，可用于打印具有良好結(jié)構(gòu)完整性的結(jié)構(gòu)，”Cho Nam-Joon教授說，他與Song Juha副教授一起領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。“利用花粉進行3D打印是一項重大成就，因為花粉基墨水的制作過程是可持續(xù)的，而且價格低廉。鑒于有許多類型的花粉物種具有不同的尺寸、形狀和表面特性，花粉微凝膠懸浮液有可能被用來創(chuàng)造一類新的生態(tài)友好型3D打印材料。”

這項研究在最近發(fā)表于《先進功能材料》雜志的一篇論文中進行了描述。