研究人员康奈尔大学我们发明了一种新的生物材料，可以用来制造能够模仿自然人体组织行为的人造皮肤。
由于其独特的成分，由胶原蛋白和两性离子水凝胶混合而成，该团队的生物混合复合材料据说柔软且具有生物相容性，但足够灵活，可以承受持续的扭曲。虽然科学家们的研发项目仍在进行中，但他们表示，他们的生物墨水有朝一日可能会被用作3D打印患者细胞支架的基础，这种支架可以有效地就地愈合伤口。江南平台版江南平台版
该研究的主要作者之一Nikolaos Bouklas说:“最终，我们想为再生医学创造一些东西，比如一块支架，它可以承受一些初始负荷，直到组织完全再生。”“有了这种材料，你可以用细胞3D打印多孔支架，最终在支架周围形成真正的组织。”
天然与合成相结合
鉴于人体不断运动的特性，我们的组织既需要足够柔软，可以根据指令弯曲，又需要足够坚固，可以承受持续的负荷。当这些细胞被磨损或损坏时，康奈尔大学的研究小组表示，水凝胶和合成材料可以作为替代品，但这两种材料都没有正确的生物和机械质量组合来做到这一点。
科学家们特别指出，合成塑料通常缺乏支持和维持活细胞的能力，以及使它们发挥功能的微观结构组织。与此同时，研究人员认为，当涉及到胶原蛋白、纤维蛋白或透明质酸等天然聚合物时，它们能够复制活体组织的生物相容性，但它们往往更脆弱。
为了制造一种具有柔韧性和细胞友好性的生物墨水，从而能够生产逼真的人造皮肤，该团队因此转向了两性离子水凝胶。具体来说，科学家们发现，将胶原蛋白与含有正电荷和负电荷分子基团的材料混合，可以在支持细胞生长的同时承受多重冲击。
“这些带电荷的基团与胶原蛋白中的带负电荷和带正电荷的基团相互作用，”该研究的另一位联合主要作者劳伦斯·博纳萨尔解释说。“这种相互作用使材料能够耗散能量并获得高水平的韧性。”
为更逼真的人造皮肤奠定基础?
有趣的是，在他们的论文中，研究人员说，他们的生物混合复合材料的配方只需要“简单的混合”，因为他们的胶原蛋白自我组装成一个纤维网络，反过来，它与周围的水凝胶形成离子连接。根据Bouklas的说法，这产生了“与天然软骨中所见的胶原蛋白相同的相互连接的网络，否则这种胶原蛋白很难产生。”
一旦他们制造出这种材料，研究小组就对其进行了实验室测试，结果表明，与未经处理的两性离子基质相比，胶原蛋白的加入使其弹性模量增加了40%。研究还发现，将胶原蛋白与水凝胶结合，可以使这种材料在开裂前吸收11倍以上的能量，同时使其具有类似于关节软骨等组织的特性。
在其他方面，在生物相容性方面，科学家们发现他们的胶原蛋白负载聚合物支持细胞生长的能力超过100倍，并且它的细胞存活率超过90%。展望未来，研究人员表示，他们打算继续研究这种材料背后的生物合成过程，他们现在已经开始测试其用于组织3D打印的可行性。江南平台版江南平台版
生物打江南平台版印的组织生产潜力
虽然3D打印人体组织通常仍处于实验室测试阶段，但其背后的技术仅在过去几年中就取得了飞跃式的发展。在2022年1月，研究人员在伯明翰大学和哈德斯菲尔德大学揭示了他们已经发展出一种方法用生物打印皮肤治疗深度伤口．
类似地，去年年底，美国央行NOVOPLASM财团宣布创建世界上第一个3D打印免疫皮肤模型．该模型采用冷等离子体技术开发，未来可用于治疗感染烧伤和刺激皮肤移植等疾病。
除了伤口愈合应用之外，3D打印还被用于护肤产品研发的组织创建。江南平台版江南平台版香港创新。N和收发Biofab，例如，合作的目的是发展用于药物测试的3D生物打印组织应用程序，可以作为动物试验的替代方案。
研究人员的研究结果在他们题为“简单合成柔软，坚韧和细胞相容性的生物杂化复合材料，该报告由Cameron Darkes-Burkey、Liu Xiao、Leigh Slyker、Jason Mulderrig、Pan Wenyang、Emmanuel P. Giannelis、Robert F. Shepherd、Lawrence J. Bonassar和Nikolaos Bouklas共同撰写。
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特色图片显示了该团队的生物混合复合材料的显微图像。图片来自康奈尔大学。
