深圳先进院三维生物打印制造人工类组织取得进展

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与技术研究所人体组织与器官退行性研究中心副研究员阮长顺、研究员潘浩波、教授吕维加组成的研究团队，在三维生物打印制造人工类组织领域取得新进展。研究团队通过生物打印优化设计及诱导型生物墨水的研发，构筑精确排布成骨细胞的“活”人工骨组织。制造的“活”人工骨，不仅维持细胞短时间的高存活率（24小时内大于95%），并能实现细胞长时间的体内外功能化，促进新骨再生。相关研究成果以3D-Bioprinted Osteoblast-Laden Nanocomposite Hydrogel Constructs with Induced Microenvironments Promote Cell Viability, Differentiation, and Osteogenesis both In Vitro and In Vivo为题，发表在Advanced Science上。

将成体细胞或干细胞与生物材料复合作为生物打印墨水，制造具有功能的人工组织与器官是组织修复再生的研究热点和发展趋势。然而，如何维持通过三维打印后活体细胞的短期活性，并实现三维打印人工类组织在体内外的长期功能化，是限制三维生物制造研究应用的瓶颈。阮长顺课题组从事三维生物打印及生物材料墨水的相关研究，先后探索生物材料降解性能调控细胞行为和三维打印构建高强度纳米复合水凝胶的人工骨组织研究。

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三维生物打印构建“活”人工骨组织示意图

研究中，团队搭建了一种多通道、常温成型的三维生物制备系统（Bioscaffolder 3.1, GeSiM）。基于该平台，通过材料优化构建，实现以活性的高强度水凝胶/纳米硅镁盐复合生物墨水构建稳固的骨修复支架支撑体系（第一通道）和以生物相容性优异的透明质酸包裹均匀分散的成骨细胞为维持细胞存活体系（第二通道）。两通道交替打印，实现含细胞的“活”人工骨组织。前期，透明质酸提供细胞保护，维持高细胞存活率和精确排布。后期支撑体系控释骨修复活性离子（镁，硅离子等），促进细胞分化和功能化。进一步体内动物实验证实，该“活”类骨组织，不仅具有在骨缺损部位优异修复能力，还能实现异位新骨生成。因此，该研究将推动三维生物制造技术在组织修复再生中的应用。

研究工作得到了国家重点研发计划、深圳市孔雀团队、国家自然基金、国家高技术研究发展计划（863计划）广东省青年拔尖人才及深圳市科创委等的资助。

论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700550/full