实验室工程师3D功能骨组织

生物打印一种新兴的增材制造方法是采用诸如此类的生物材料吗水凝胶将它们与细胞和生长因子结合，然后打印出模仿自然组织的类似组织的结构。

这项技术的一个应用可能是针对患者进行设计骨移植这一领域正引起研究人员和临床医生的兴趣。通过传统的治疗方法来处理骨缺损和损伤往往是缓慢和昂贵的。加哈尔瓦说，开发替代骨组织可以为患者创造令人兴奋的新治疗方法关节炎、骨折、口腔感染和颅面缺损。

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流过喷嘴，但几乎在沉积后就会固化。这些生物墨水既需要作为细胞载体，也需要作为结构部件，要求它们在提供强大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bioinks缺乏足够的生物相容性，打印性，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。

为了解决这一问题，Gaharwar的研究小组正在致力于开发被称为纳米离子共价纠缠(NICE)生物墨水的高级生物墨水。NICE生物油墨是两种强化技术(非强化技术和离子共价网络)的结合，它们一起提供了更有效的强化，从而产生更强的结构。

一旦生物打印完成，充满细胞的NICE网络被交联形成更强的结构支架．这项技术使该实验室能够对人体部位进行全尺寸、细胞友好型的重建，包括耳朵、血管、软骨甚至骨段。

生物打印后不久，被包围的细胞开始沉积富含软骨样细胞外基质的新蛋白质，这些细胞外基质随后在三个月的时间里钙化形成矿化骨。大约5%的打印支架由钙组成，钙类似于松质骨，松质骨是一种典型的椎骨海绵组织网络。

为了了解这些生物打印结构是如何诱导干细胞分化的，使用了一种称为全转录组测序(RNA-seq)的下一代基因组学技术。RNA-seq记录了细胞内特定时刻的所有遗传信息。该团队与来自德州农工大学健康科学中心(Texas A&M Health Science Center)的Irtisha Singh合作，后者是联合研究员。“3D生物打印的下一个里程碑是生物打印结构向生成功能组织的成熟，”Gaharwar说。“我们的研究表明，我们实验室开发的NICE生物墨水可以用于工程3d功能骨组织。”

未来，Gaharwar的团队计划在体内演示3d生物打印骨组织的功能。