nature子刊:氧化石墨烯与蛋白质3D打印出复杂血管组织

3D打印科研前沿
2020
03/05
11:08
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2020年3月5日,南极熊从外媒获悉,近日《Nature Communications》上发表了一项关于3D打印的最新研究,详细介绍了氧化石墨烯与一种蛋白质的3D打印,可以组织成复杂的血管组织。这项研究由诺丁汉大学和伦敦玛丽皇后大学的Alvaro Mata教授领导。

Mata教授解释说:“通过从纳米级开始有序地进行合成,生物成分的自上而下的3D打印以及自下而上的自组装,为生物制造提供了机会。 在这里,我们正在制造与细胞兼容的微尺度毛细管状流体结构,具有生理相关的特性,并具有流动的能力。”

Mata补充说:“这可以使实验室中的脉管系统恢复活力,并对开发更安全,更有效的药物产生影响,这意味着治疗方法有可能更快地到达患者手中。”

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扫描电子显微镜图像,内皮细胞在打印的管状结构表面上生长

自组装材料

自组装的特性被描述为将多个组件组织成更大的结构,许多生物系统依靠自组装将分子构件组装在一起,以组装出功能更强大,更复杂的系统。生长,复制和修复的生命过程都依赖于自组装。

研究中发现的新生物材料是氧化石墨烯与蛋白质自组装的结果。研究人员观察到蛋白质的柔性,无序区域符合氧化石墨烯更均匀的结构,从而在两者之间形成了强大的相互作用。通过精确控制两种成分的混合方式,科学家发现可以在细胞存在的情况下引导组装过程,从而产生复杂而坚固的结构。

然后,最终结果生物材料可用作3D打印具有精细分辨率的复杂结构的生物墨水。该小组成功地在细胞存在下建立了血管模拟结构。研究中开发的结构具有相关的化学和机械性能,可以满足其目的。

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通过同时打印和自组装在氧化石墨烯和蛋白质之间制成的管状结构的特写,图片来自诺丁汉大学。

该项目的首席研究员Yuanhao Wu博士表示:“人们非常有兴趣开发能模仿自然界的材料和制造工艺。但是,迄今为止,通过分子组件的自组装来构建坚固的功能材料和设备的能力一直受到限制。这项研究引入了一种通过自组装将蛋白质与氧化石墨烯整合在一起的新方法,该方法可以轻松地与增材制造整合,从而轻松制造出生物流体设备,从而使我们能够在实验室中复制人体组织和器官的关键部位。”

编译自:3dprintingindustry


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