通过维也纳大学开发的一种新工艺，活细胞可以集成到3D打印机创建的精细结构中，速度非常快，分辨率非常高。

 

组织生长和细胞的行为可以控制和研究特别好，通过嵌入细胞在一个微妙的3D框架。这是通过添加性3D打印方法——所谓的“生物打印”技术实现的。然而，这涉及到许多挑战:有些方法非常不精确，或者只允许在很短的时间内处理细胞而不被破坏。此外，所使用的材料必须在3D生物打印过程中和之后是细胞友好的。这限制了材料的种类。天富登录网址

 

高分辨率生物打印过程完全开发的新材料已经被你维恩(维也纳):由于一个特殊的“生物墨水”的3 d打印机,细胞现在可以嵌入在一个三维矩阵与测微精密的印刷速度,印刷1米每秒,数量级比以前更快。

 

环境问题

 

材料科学与技术研究所(TU Wien) 3D打印和生物制造研究组组长亚历山大·奥夫西亚尼科夫(Aleksandr Ovsianikov)教授说:“细胞的行为关键取决于其所处环境的机械、化学和几何特性。”“细胞嵌入的结构必须能够渗透营养物质，这样细胞才能存活和繁殖。但这些结构是硬的还是软的，是稳定的还是随时间降解的，也很重要。”

 

首先制造出合适的结构，然后用活细胞将其定植是可能的——但是这种方法很难将细胞植入支架的深处，而且这种方法几乎不可能实现细胞的均匀分布。更好的选择是在3D结构的制作过程中直接将活细胞嵌入到3D结构中——这种技术被称为“生物打印”。

 

打印微小的3D物体在今天不再是一个问题。然而，活细胞的使用给科学带来了全新的挑战:“到目前为止，仅仅是缺乏合适的化学物质，”Aleksandr Ovsianikov说。“你需要液体或凝胶在你用聚焦激光束照射的地方精确固化。但是，这些物质不能对细胞有害，整个过程必须极其迅速地进行。”

 

同时两个光子

 

为了达到极高的分辨率，双光子聚合方法已经在维安大学使用多年。这种方法使用的化学反应，只有当材料的一个分子同时吸收激光束的两个光子时才会启动。这只有在激光束强度特别高的情况下才有可能。在这一点上，物质变硬，而它在其他地方保持液态。因此，这种双光子方法最适合于制造高精度的极精细结构。

 

然而，这些高分辨率技术通常有速度非常慢的缺点——通常在微米或几毫米每秒的范围内。然而，在维恩理工大学，细胞友好型材料的加工速度可以超过每秒一米——这是决定性的一步。只有在几个小时内完成整个过程，细胞才有可能存活并进一步发育。天富登录网址

 

许多新选项

 

Aleksandr Ovsianikov说:“我们的方法为适应细胞的环境提供了许多可能性。”根据结构是如何建造的，它可以变得更硬或更软。即使很好，连续的梯度也是可能的。这样，就有可能准确地定义结构的外观，以允许所需的细胞生长和细胞迁移类型。激光强度也可以用来确定随着时间的推移，结构的易降解性

 

Ovsianikov相信，这是细胞研究向前迈出的重要一步:“使用这些3D支架，有可能以以前无法达到的准确性来研究细胞的行为。研究疾病的传播是可能的，如果使用干细胞，甚至有可能以这种方式制造出特制的组织。”

 

该研究项目是一个国际跨学科合作项目，由维也纳工业大学的三个研究所参与:奥夫西亚尼科夫的研究小组负责印刷技术本身，应用合成化学研究所快速开发了细胞友好型光引发剂(在光照下启动硬化过程的物质)，轻质结构和结构生物力学研究所分析了印刷结构的机械性能。