3D打印干细胞生成人耳技术

 

　　近日，来自美国和英国的一组研究人员完善了使用自身干细胞生成人耳的技术。事实上，此前，在中国昆明第一医院的一名医生就成功使用3D打印技术帮助患者在手臂上“生长”出耳朵。而现在，英国和美国的科学家则对这项技术进行了进一步的完善。

 

　　据了解，这项工作背后的研究人员是来自爱丁堡大学再生医学中心和加利福尼亚大学洛杉矶分校的医生。医生从3D打印的耳朵聚合物模具开始展开研究。一开始，他们从脂肪中提取的干细胞。令人惊讶的是，聚合物支架降解剩下的就是成形软骨细胞塑造耳朵。

 

　　那么，究竟哪些人群可以从这项技术中受益呢？研究人员正在关注那些四肢健全但却先天性畸形导致耳朵发育不足的儿童。研究人员通过从孩子的肋骨中借用软骨，然后提取干细胞培育出人耳的方法来帮助他们。在整个过程中，研究人员使用Artec 3D扫描仪来创建患者的未受影响耳朵的数字模型，然后3D打印该精确模型。使用干细胞锁定的合成聚合物，向3D打印的模型中注射干细胞，使用细胞分选仪从患者的组织中纯化干细胞。该项技术有效减少手术过程中所遭遇的困难，促使更多先天残疾的孩子能够拥有新的人生。虽然这一技术要想完成得到使用还需要很长一段时间，但是这肯定是一个令人惊喜的良好开始。

 

　　Jala公司开发3D打印皮肤测试亚洲市场化妆品

 

　　众所周知，西方化妆品行业多年来一直没有为那些非白色皮肤的人提供足够的选择。Jala集团，一家中国化妆品生产商。他们已经认识到这个问题，因此开发了一个彻底的新解决方案，以改善专为亚洲消费者制作的化妆品。该公司使用3D生物打印技术打印包含人工完整真皮和表皮的“亚洲皮肤”，以用于测试亚洲市场的化妆品产品。

 

　　据了解，到2016年年底，Jala完善了一种生物3D打印技术，能够创建由人类干细胞制成的合成“亚洲皮肤”，可用于测试化妆品。在五年内经过98次深入实验后，Jala研发部门（由Morgan Dos Santos博士领导）和法国LabSkin Creations公司开发出一种独特的生物3D打印技术，能够在体外制造3D打印皮肤（人体外）。这种皮肤具有像亚洲化妆品消费者的皮肤一样功能，可用于测试新产品的安全性、有效性和外观。

 

　　3D打印皮肤及其相关的生物打印过程的发展对于整个亚洲化妆品市场来说可能是重要的，特别是因为该方法可以在相对短的时间内进行。为了创建其3D打印皮肤，Jala研究人员首先必须分析真实的人类皮肤，然后再将其创建为数字3D模型。然后使用特殊算法将生物油墨打印成皮肤样结构，在外观和组成上与真实皮肤相似。

 

　　Jala使用的可3D打印的生物墨水由LabSkin Creations开发，并随后获得专利。它由许多元素组成，包括人体干细胞，并且可以在1分56秒内打印到皮肤结构中。所需的21天开发时间的其余部分涉及等待3D打印皮肤的成熟，直到它具有真实皮肤的外观、组成和功能。一旦这段时间过去，研究人员可以自由使用人工亚洲皮肤测试化妆品、肥皂和各种皮肤产品。根据Jala称，人工皮肤应该与产品发生反应，就像真正的皮肤一样。

 

　　纳米技术+3D打印=检测有毒液体

 

　　碳纳米管长期以来都是科学杂志上的头条新闻，就像3D打印一样。但是当两者都与正确的聚合物结合时，在这种情况下出现了一些特殊的情况：导电性增加，并且使得可以实时监测液体。

 

　　在知名的微纳米技术领域，机械工程师Daniel Therriault教授和他的团队对此进行了一个相关性的研究。这项研究的结果看起来像一块布；但是一旦液体与其接触，这块布能够识别其性质。在这种情况下，它是乙醇，但它可能是另一种液体。这种方法对于使用无数有毒液体的重工业来说是一个了不起的优势。事实上，一家美国公司已经将这种可印刷的材料商业化，它是高导电性的，并具有各种潜在的应用。

 

　　据了解，在蒙特利尔理工学院进行的研究是3D打印机使用领域的先锋。近来，所有制造业，无论是航空航天、机器人或医学等，都对这一技术有所了解。

 

　　这其中有几个原因。首先，部件的轻便性，因为塑料代替了金属。其次，在微观层面上有精确的工作，就像这里的情况一样。最后，使用可在室温下使用的纳米复合长丝，可以获得接近一些金属的电导率。当然，由于细丝的几何形状可以改变，因此可以校准测量，使得可以读取待监测的液体的各种电特征。

 

　　借3D打印油墨研发出可生长活细胞

 

　　近日，哈佛大学的研究人员利用自然界的资源来3D打印出了可在水中独立移动的物体。据悉，研究人员通过使用吸湿墨水来吸收水分，将3D打印推向4D领域。这种墨水生成的物体可以模仿花朵、花瓣、叶子的形状，并进行运动和产生应激反应。

 

　　据了解，这一研究是由哈佛大学威斯生物灵感工程研究所的HansjrgWyss教授Jennifer A. Lewis教授和研究助理A. Sydney Gladman共同完成的。在研究中，吸湿性墨水的选择对最后的成功起着至关重要的作用。研究人员针对油墨进行一系列实验，包括可逆的形状变化，光和pH水平反应。同时，研究人员还研究了具有生物相容性和导电性的材料，并通过引入热可逆单体证明了该系统的温度可逆性。

 

　　除此之外，Lewis教授的实验室设立了3D打印机，使用G代码编程在大约10分钟内打印架构。 “通过改变3D打印路径，我们能够创建各种形状变化的架构，”Gladman说。3D打印油墨是嵌入有刚性纤维素原纤维的水凝胶，通过将细小的纤维素放在3D打印床上，就产生了足够的空间扩张来将其浸入水中，这使科学家可以控制形状的变化。

 

　　可创建3D打印支架组织的LDM新技术

 

　　近期，台湾的一组研究人员开发了一种使用称为冷冻形式的新方法（也称为低温沉积制造）来制造支架。

 

　　据了解，3D打印组织支架的最常见的方法是SLS、SLA和FDM，每个都有它们的缺点。研究人员指出，SLS在可以使用的材料方面受到限制，而对于SLA，树脂材料中的光引发剂会留下残留物或副产物，其对嵌入支架中的细胞具有毒性作用。用FDM技术制造的支架具有优异的机械性能，但它们需要高温，并且当它们冷却时趋于收缩和变形。为规避由于FDM的操作温度过高而影响生物分子掺入支架的问题，研究团队开发了称之为“伪FDM”的技术，也称为低温沉积建模（LDM）。

 

　　LDM的优点是许多的，使用该技术制作的支架可以是大孔和微孔的，并且生物分子或生物活性化合物可以在构建过程中掺入。聚合物的分子量几乎不受该方法的影响，并且该技术适用于多种合成或天然大分子材料，例如壳聚糖、藻酸盐、PLA、聚乙醇酸（PGA），PCL、PLGA和聚氨酯。LDM方法涉及将液体转变为固体，这就是为什么它被称为冷冻形式方法（FFM），或者是冷冻形式的添加剂制造系统（FFAMS）。

 

　　而对于FFM过程中创建低温环境有几种不同的方法，但是它们各自也有它们的缺点。因此，研究团队决定开发一种创造低温环境的新方法，这将产生一个紧凑、实用的FFAM机器。为此，他们首先设计了一个使用四个冷却板来形成的外壳或“冷却区域”的均匀低温装置（UCD）。设计成使其能够在冷却区域内上下移动的工作板，同时也是放置在内部作为可以在其上进行沉积材料的构造板。在每一层沉积之后，将板降低，使得下一层可以在与前一层完全相同的高度处沉积，从而确保一致的温度。

 

　　总体而言，研究人员的研究产生了具有高潜力的柔性支架，用于将来在组织工程和软组织修复中应用。虽然研究集中于具有如管和正方形等简单形状的支架的生产，他们打算在未来继续他们的研究，以开发复杂的支架模拟生物系统，以及更大、更高的支架，用于创建软骨组织，如鼻子、耳朵和气管。