团队工程师是3d功能骨组织

Akhilesh K. Gaharwar博士，副教授，开发了一种高度可打印的生物墨水作为平台，以产生解剖尺度的功能组织。这项研究最近发表在美国化学学会的杂志上应用材料与接口．

生物打印是一种新兴的增材制造方法，它将水凝胶等生物材料与细胞和生长因子结合，然后打印生成组织类似模仿自然组织的结构。

这项技术的一个应用可能是针对患者的设计骨移植物是研究人员和临床医生感兴趣的一个领域。管理骨缺损而通过传统疗法治疗的损伤往往既缓慢又昂贵。Gaharwar说，开发替代骨组织可以为关节炎患者创造令人兴奋的新疗法，骨折牙齿感染和颅面缺损。

生物打印需要充满细胞的生物材料，这种材料可以像液体一样通过喷嘴流动，但几乎在沉积后立即凝固。这些生物墨水需要同时充当细胞载体和结构组件，这要求它们在提供强健和细胞友好的微环境的同时，具有高度的可打印性。然而，目前的生物墨水缺乏足够的生物相容性、可印刷性、结构稳定性和组织特异性功能，需要将该技术转化为临床前和临床应用。

为了解决这个问题，Gaharwar的研究小组正在努力开发被称为纳米工程离子共价纠缠(NICE)生物墨水的先进生物墨水。NICE生物墨水是两种强化技术(非强化和离子共价网络)的结合，它们共同提供更有效的强化，从而产生更强的结构。

一旦生物打印完成，充满细胞的NICE网络就会交联形成更坚固的支架。这项技术使实验室能够生产完整的、细胞友好的人体部分的重建，包括耳朵、血管、软骨甚至骨段。

在生物打印后不久，被包裹的细胞开始沉积富含软骨样细胞外基质的新蛋白质，随后在三个月的时间内钙化形成矿化骨。几乎5%的打印支架由钙组成，这与松质骨类似，松质骨是一种典型的椎骨海绵状组织网络。

为了了解这些生物打印结构是如何诱导干细胞分化的，下一代基因组学技术被称为全转录组测序(RNA-seq)。RNA-seq在给定时刻截取细胞内所有基因交流的快照。该团队与来自德州农工大学健康科学中心的Irtisha Singh博士合作，他担任联合调查员。

“3d生物打印的下一个里程碑是生物打印结构朝着功能组织生成的成熟，”Gaharwar说。“我们的研究表明NICEbioink我们实验室开发的技术可以用于工程化3d功能骨组织。”

未来，Gaharwar的团队计划展示3d生物打印骨组织的活体功能。

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