科学家使用超声波来改善生物3D打印组织特征

来源：3D打印网

现在我们制造生物工程组织的有效方法是将活细胞嵌入3D打印结构中。但是，一个挑战是在生物3D打印凝胶中组织细胞的活性，以及如何让工程化组织更接近地模仿天然组织。来自北卡罗来纳州立大学的研究人员已经开发出一种方法，通过在生物制造过程中使用超声波对准活细胞来改善人造组织的特征。

生物3D打印的人体膝关节半月板。图片来源：北卡罗来纳州立大学Rohan Shirwaiker

“我们已经达到了能够通过印刷活细胞来创造医疗产品（如膝盖植入物）的程度，”Rohan Shirwaiker说道，他是该工作论文的通讯作者，也是北卡罗来纳州立大学工业与系统工程系的副教授。“我们现在开发了一种称为超声辅助生物制造（UAB）的技术，它允许我们在生物打印过程中将细胞排列在三维基质中。这允许我们创建膝关节半月板，例如，更类似于患者的原始半月板。到目前为止，我们已经能够将细胞与一系列工程肌肉骨骼组织对齐。“

研究人员使用BioAssemblyBot直接墨水书写（DIW）3D生物打印机开发了他们的UAB方法。为了对准细胞，他们建立了一个超声波腔室，允许超声波穿过生物打印机打印活细胞的区域。这些超声波从一个壁流向另一个壁，向后弹回并产生“驻波超声波”。声波有效地将细胞对齐成行，并且当打印结构并将细胞定位在其中时，可以将其布置成使得特定的图案和方向。

“我们可以通过控制超声波的参数来控制细胞的对准特性，例如频率和振幅，”Shirwaiker说。为了证明UAB技术的可行性，研究人员成功地制造了膝关节半月板，细胞在半月弧内排列 ，就像它们在人体半月板中一样。“我们能够控制细胞在整个组织中逐层打印时的排列，”Shirwaiker说。 “我们还展示了以对其他整形外科软组织（如韧带和肌腱）特别重要的方式排列细胞的能力。”

UAB技术的一个优点是它相对便宜。 Shirwaiker说：“设置超声设备需要一次性成本， 可以使用现成的技术。在那之后，超声波元件的运行成本可以忽略不计。 UAB技术可与大多数现有的生物打印技术结合使用。“

据中国3D打印网了解，该团队目前正在申请UAB技术专利，并正在寻找行业合作伙伴将其用于商业用途。该论文“超声波辅助生物制造和优先排列的三维细胞构建体的生物打印”发表在“生物制造”杂志上。

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