生物化學家采用3D打印技術結合DNA覆蓋的納米顆粒來制造器官組織
我們知道，3D打印的應用是無限的，唯一的限制是您自己的想象力。現在3D打印已經在從航空航天到數字醫療以及食品加工等工業領域全面開花。
但是，3D打印用來創建生物材料屬于科學的前沿領域。迄今為止這樣技術的應用任然受到諸多的限制，除了其昂貴的成本之外，最主要的問題是當前使用微型材料只能3D打印出極其微小的對象，這些都嚴重地限制了3D打印技術的潛在應用，比如3D打印活組織或器官等。
近日，美國得克薩斯大學奧斯汀分校化學與生物化學系的一群研究人員在美國化學學會的《ACS生物材料科學與工程（ ACS Biomaterials Science & Engineering）》雜志上發表了一篇題為《用核酸做膠粘劑進行3D打印（3D Printing with Nucleic Acid Adhesives）》的論文。這篇論文提出了一種新穎的想法，即在實驗室環境下進行組織和器官的3D打印時，將DNA作為一種實際的粘接劑將材料捻結在一起。據稱，這種DNA膠水理論將給科學家們帶來一種全新的視角，讓他們以一種成本低得多的方式創建可行的生物材料。
當前使用納米材料進行3D打印的技術有一些主要的缺點，如成本驚人，打印尺寸過小的小問題。在以往，由于技術條件的限制，納米級生物打印能夠發揮的作用有限。現在，研究人員知道，這一技術是可能的，他們能夠在實際應用中使用它，能夠從中獲益的應用包括損傷的修復，如組織撕裂，以及在更大的方面，如3D打印可移植器官等。
如今該研究團隊已經開發出了自己的納米顆粒——用聚苯乙烯（PS）或聚丙烯酰胺表面涂覆DNA。在這里DNA會起到膠水的作用把這些低成本的材料粘合在一起。
而且由于DNA能夠一一種可預測的方式與其它DNA相互作用，研究人員戲稱之為“智能膠”，它可以創建一個形狀穩定的膠體凝膠。這種膠態凝膠可以反過來被用作3D打印機的材料以制造出人類肉眼能夠看到的材料，并能夠直接對其進行操作，而不必借助顯微鏡這樣的方式，這與核酸以前在3D打印中的應用模式完全不同。
利用“DNA與DNA之間的相互作用”，研究小組能夠操縱膠體凝膠的產生——不用顯微鏡即能實現很好的控制。通過實驗，他們能夠證明，這些凝膠可以提供一個人類細胞的生長環境，它們雖然是一個巨大的進步，但仍然是在實驗室環境下創建完整組織的第一步。科學家們最終的目的是制造出可行的支架材料，這種支架材料上面將能夠生長組織。
在論文中，研究團隊還提出了DNA智能膠水的四大發現：
- 通過3D打印機擠出后，該膠態凝膠能保持其形狀。
- 可以通過DNA粘合顆粒來控制微尺度結構的生成。
- 在使用DNA涂層后，成本“大大降低”，以及宏觀應用變得可行。
- 該材料基質在經過生物技術組裝后可以承載不斷生長的細胞。
A）ABS塑料，B）3D打印機輸出，C—E）DNA交聯膠體凝膠被打印成金字塔的形狀，擠出速率1.3、1.7和2.1微升/秒
這些研究結果為3D生物打印技術今后的發展鋪平了道路，為科學家們構建3D生物組織提供了一個非常非常有用的工具。人類朝著實現3D打印人體器官這一目標又邁出了重要一步。
該論文的研究人員包括得克薩斯大學奧斯汀分校化學與生物化學系的Peter B. Allen、Zin Khaing、Christine E. Schmidt和Andrew D. Ellington。
(責任編輯：admin)
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