新技術讓3D打印生物組織更方便存儲

據21日《物質》期刊上的最新論文，美國布列根和婦女醫院、哈佛大學醫學院的研究人員將3D生物打印與冷凍保存技術相結合，創造出可以保存在零下196℃的冰柜中的組織，并可在幾分鐘內解凍以供立即使用。

3D打印生物組織的廣泛研究和臨床應用存在一個主要障礙，就是它們的保質期很短，可能只有幾小時到幾天不等。就像器官移植一樣，生物組織必須迅速運送到需要它的地方，否則無法存活。

使用3D生物打印技術制造人造人體組織的做法最早出現在20年前。與傳統3D打印一樣，墨水通過一個噴嘴被逐層擠壓成預先指定的形狀。在生物打印中，墨水通常由嵌入活細胞的明膠狀支架組成。冷凍生物打印的工作原理與此相同，不同之處在于，打印是直接在溫度低至零下20℃的冷板上進行。在組織被打印出來后，它們立即被移到低溫條件下進行長期儲存。

低溫打印還有一個額外的優勢，那就是它可以制造出比傳統生物打印方法更復雜的形狀。“生物墨水絲在到達冷板后的幾毫秒內就會凍結，不會變形。”主要作者、布列根和婦女醫院的生物醫學工程師Y·史瑞克·張說，“然后我們就可以逐層創建一個獨立的3D結構。”

低溫的使用也解除了對可使用的打印墨水類型的限制。在傳統的生物打印方法中，墨水必須具有黏性才能保持其形狀，但在較低的溫度下，大多數液體自然會變得更粘稠。

冷凍保存劑是細胞在低溫下存活的必需品，它可以防止滲透休克，并限制可能破壞細胞膜的冰晶的形成。研究人員此次將更多精力放在了尋找能夠最大程度保持細胞活力的冷凍保存劑上。

他們證明，在生物組織再次恢復生機前，可以至少保存三個月。張說：“讓生物組織‘復活’，就像是讓任何類型的低溫儲存細胞復活一樣，即把它們放回溫暖的介質中，再將其快速解凍。”

為了證明這些組織可以保留其原有的功能，研究人員進行了一系列細胞活性分析，證明細胞可以像以前一樣經歷分化過程。

在未來，3D生物組織打印可能會成為測試新藥或幫助疾病、受傷后需要替換組織的患者的現實模型。能夠長時間冷凍生物打印的組織，將使研究人員能夠進一步合作開發這些應用程序，并有機會延長其儲存時間，以便在臨床前和臨床環境中使用。

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