科学家实现利用脂肪组织进行3D生物打印

科学家实现利用脂肪组织进行3D生物打印一种使用脂肪组织的新型3D生物打印方法可以打印分层的活体皮肤和毛囊，有望改善重建手术和毛发生长治疗的效果。这项专利技术在老鼠身上进行了成功的测试，可以彻底改变治疗皮肤损伤和增强美容手术的方法。该团队的研究结果发表在《生物活性材料》上。美国专利商标局于二月份授予该团队一项在本研究中开发和使用的生物打印技术的专利。宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学、生物医学工程和神经外科教授易卜拉欣·T·奥兹博拉特(IbrahimT.Ozbolat)表示：“用于纠正因受伤或疾病而造成的面部或头部创伤的重建手术通常并不完美，会导致疤痕或永久性脱发。通过这项工作，我们证明了生物打印的全层皮肤具有在老鼠身上生长毛发的潜力。这距离实现更自然、更美观的人类头部和面部重建又近了一步。”他领导了开展这项工作的国际合作。虽然科学家之前已经对薄层皮肤进行了3D生物打印，但Ozbolat和他的团队是第一个在术中打印多个皮肤层（包括最底层或皮下组织）的完整生命系统的。研究人员表示，术中指的是在手术期间打印组织的能力，这意味着该方法可用于更立即、无缝地修复受损皮肤。顶层——作为可见皮肤的表皮在中间层的支撑下自行形成，因此不需要打印。皮下组织由结缔组织和脂肪组成，为头骨提供结构和支撑。宾夕法尼亚州立大学博士后研究员MijiYeo检查3D打印机上的生物墨盒，该打印机专为术中打印皮肤层而开发。图片来源：米歇尔·比克斯比/宾夕法尼亚州立大学“皮下组织直接参与干细胞变成脂肪的过程，”奥兹博拉特说。“这个过程对于包括伤口愈合在内的几个重要过程至关重要。它还在毛囊循环中发挥作用，特别是促进头发生长。”皮肤生物打印的突破研究人员首先从宾夕法尼亚州立大学健康米尔顿·赫尔希医疗中心接受手术的患者身上获取人体脂肪或脂肪组织。合作者迪诺·J·拉夫尼克(DinoJ.Ravnic)是宾夕法尼亚州立大学医学院整形外科系的外科副教授，他带领他的实验室获得了用于提取细胞外基质的脂肪——细胞外基质是分子和蛋白质的网络，为细胞提供结构和稳定性。组织——制造生物墨水的一种成分。Ravnic的团队还从脂肪组织中获得了干细胞，如果提供正确的环境，干细胞有可能成熟为几种不同的细胞类型，从而制造另一种生物墨水成分。每个组件都被加载到生物打印机的三个隔室之一中。第三个隔室充满了凝血溶液，有助于其他成分正确地结合到受伤部位。“这三个隔室使我们能够在精确控制下共同打印基质-纤维蛋白原混合物和干细胞，”Ozbolat说。“我们直接打印到损伤部位，目标是形成皮下组织，这有助于伤口愈合、毛囊生成、温度调节等。”他们获得了皮下组织和真皮层，表皮在两周内自行形成。“我们在大鼠身上进行了三组研究，以更好地了解脂肪基质的作用，我们发现基质和干细胞的共同传递对于皮下组织的形成至关重要，”Ozbolat说。“它不能仅对细胞或基质有效地起作用——它必须同时起作用。”他们还发现皮下组织含有向下生长，这是早期毛囊形成的初始阶段。研究人员表示，虽然脂肪细胞不直接参与毛囊的细胞结构，但它们参与毛囊的调节和维护。“在我们的实验中，脂肪细胞可能改变了细胞外基质，以更有利于向下生长的形成，”奥兹博拉特说。“我们正在努力推进这一目标，以控制密度、方向性和生长的方式使毛囊成熟。”奥兹博拉特表示，在创伤的受伤或患病部位精确生长毛发的能力可能会限制自然重建手术的表现。他说这项工作提供了一条“充满希望的前进道路”，特别是与他实验室的其他项目相结合，包括打印骨骼和研究如何匹配各种肤色的色素沉着。“我们相信这可以应用于皮肤科、毛发移植以及整形和重建手术——它可能会带来更加美观的结果，”奥兹博拉特说。“凭借全自动生物打印能力和临床级兼容材料，这项技术可能会对精确重建皮肤的临床转化产生重大影响。”编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423855.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423855.htm

科学家用3D打印机“生物打印 ”植物细胞 以研究细胞功能

科学家用3D打印机“生物打印”植物细胞以研究细胞功能一项新研究揭示了一种可重复的方法，通过3D打印机“生物打印”这些细胞来研究不同类型的植物细胞之间的细胞通讯。学习更多关于植物细胞如何相互“沟通”--以及与环境“沟通”--是了解更多关于植物细胞功能的关键。这最终可能导致产生最佳的生长环境和更好的作物品种。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1327333.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1327333.htm

科学家创建受蜜蜂启发的系统 使用空中无人机来3D打印结构

科学家创建受蜜蜂启发的系统使用空中无人机来3D打印结构在难以到达的地方建造或修复结构是一项艰巨的任务，因为将起重机、脚手架和其他东西搬进来可能相当困难。这就是科学家们正在创建一个受蜜蜂启发的系统的原因，它使用飞行的3D打印无人机来完成这项工作。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1319655.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1319655.htm

科学家研制出世界上首个3D打印 "大脑模型"

科学家研制出世界上首个3D打印"大脑模型"在维也纳医科大学和维也纳工业大学的一个联合项目中，开发出了世界上第一个三维打印的"大脑模型"，该模型以脑部纤维结构为模型，可以使用一种特殊的磁共振成像（dMRI）进行成像。由维也纳医科大学和维也纳工业大学领导的科研团队在一项研究中表明，这些大脑模型可用于推进神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症）的研究。这项研究成果发表在《先进材料技术》（AdvancedMaterialsTechnologies）杂志上。磁共振成像（MRI）是一种广泛使用的诊断成像技术，主要用于检查大脑。核磁共振成像可在不使用电离辐射的情况下检查大脑的结构和功能。在磁共振成像的一种特殊变体--扩散加权磁共振成像（dMRI）中，还可以确定大脑中神经纤维的方向。然而，在神经纤维束的交叉点很难正确确定神经纤维的方向，因为不同方向的神经纤维会在那里重叠。为了进一步改进流程以及测试分析和评估方法，一个国际团队与维也纳医科大学和维也纳工业大学合作开发了一个所谓的"大脑模型"，该模型是利用高分辨率三维打印工艺制作的。带有微通道的小立方体维也纳医科大学的研究人员作为核磁共振成像专家，维也纳工业大学的研究人员作为三维打印专家，与苏黎世大学和汉堡大学医疗中心的同事密切合作。早在2017年，维也纳工业大学就开发出了一种双光子聚合打印机，可以实现升级打印。在此过程中，还与维也纳医科大学和苏黎世大学共同开展了脑模型的使用案例研究。由此产生的专利构成了脑模型的基础，该模型现已开发完成，并由维也纳工业大学的研究与转让支持团队负责监督。从外观上看，这个幻影与真正的大脑并无太大区别。它要小得多，形状像一个立方体。它的内部是非常细小的、充满水的微通道，大小与单个颅神经相当。这些通道的直径比人的头发丝还要细五倍。为了模仿大脑中精细的神经细胞网络，第一作者迈克尔-沃莱茨（MichaelWoletz）（维也纳医科大学医学物理和生物医学工程中心）和弗兰兹斯卡-查鲁帕-甘特纳（FranziskaChalupa-Gantner）（维也纳工业大学3D打印和生物制造研究小组）领导的研究小组使用了一种相当不寻常的3D打印方法：双光子聚合。这种高分辨率方法主要用于打印纳米和微米级的微结构，而不是打印立方毫米级的三维结构。为了为dMRI制作合适尺寸的模型，维也纳科技大学的研究人员一直在努力扩大三维打印工艺的规模，以便能够打印出具有高分辨率细节的更大物体。高比例三维打印为研究人员提供了非常好的模型，在dMRI下观察时，可以确定各种神经结构。MichaelWoletz将这种提高dMRI诊断能力的方法与手机相机的工作方式进行了比较："我们看到，手机相机在摄影方面取得的最大进步并不一定是新的、更好的镜头，而是改进所拍摄图像的软件。dMRI的情况也类似：利用新开发的大脑模型，我们可以更精确地调整分析软件，从而提高测量数据的质量，更准确地重建大脑神经结构。"改进dMRI分析软件因此，真实再现大脑中的特征神经结构对于"训练"dMRI分析软件非常重要。使用三维打印技术可以创建可修改和定制的各种复杂设计。因此，大脑模型描绘的是大脑中产生特别复杂信号并因此难以分析的区域，如交叉的神经通路。因此，为了校准分析软件，需要使用dMRI对大脑模型进行检查，并像分析真实大脑一样分析测量数据。由于采用了三维打印技术，模型的设计是精确可知的，分析结果也可以检查。作为联合研究工作的一部分，维也纳医科大学和维也纳理工大学已经证明了这一点。所开发的模型可用于改进dMRI，从而有利于手术规划和神经退行性疾病（如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症）的研究。尽管概念得到了验证，但团队仍然面临着挑战。目前最大的挑战是扩大这种方法的规模："双光子聚合的高分辨率使得打印微米和纳米范围的细节成为可能，因此非常适合颅神经成像。但与此同时，使用这种技术打印一个几立方厘米大小的立方体也需要相应的时间，"Chalupa-Gantner解释说。"因此，我们不仅要开发更复杂的设计，还要进一步优化打印过程本身"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424851.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424851.htm

科学家设计出能将旧PLA塑料转化为更好3D打印树脂的新工艺

科学家设计出能将旧PLA塑料转化为更好3D打印树脂的新工艺尽管以植物为基础的聚乳酸(PLA)生物塑料因其生物可降解性而受到赞誉，但如果条件不合适，那么它可能需要相当长的时间来降解。考虑到这一事实，华盛顿州立大学的科学家已经设计出一种将其升级为3D打印树脂的方法。该研究的论文共同通讯作者、博士后研究员Yu-ChungChang指出：“（聚乳酸）是可生物降解和可堆肥的，但一旦你研究它就会发现它在垃圾填埋场的分解时间可能长达100年。在现实中，它仍会产生大量的污染。我们想确保当我们真的开始生产百万吨规模的聚乳酸时，我们将知道如何处理它。”为此，Chang和他的同事们开发了一种工艺，其中一种被称为氨基乙醇的廉价化学品被用来分解构成聚乳酸的长链分子。这些链被分解成简单的单体，而这是塑料的基本构成部分。这个过程大概需要两天时间并且可以在温和的温度下进行。接下来，单体被重新组合以形成光固化树脂，这类似于已经在一些3D打印机中使用的那些。事实上，当用于测试对象的3D打印时，发现聚乳酸衍生的树脂表现出的机械和热质量等同于或优于现有商业树脂的质量。“我们找到了一种方法可以立即将其转化为更强更好的东西，我们希望这将激励人们回收这些东西，而不是直接将其扔掉。我们直接从垃圾中制造出更强的材料。我们相信这可能是一个伟大的机会，”Chang说道。科学家们现在希望将这种技术应用于另一种常用的塑料即聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310997.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310997.htm

科学家运用纳米级二氧化硅3D打印技术制作出世界上最小的酒杯

科学家运用纳米级二氧化硅3D打印技术制作出世界上最小的酒杯这种3D打印酒杯只能够在扫描电子显微镜下才能看到，只有几十微米高。而且，在这个小小的舞台上，它并不孤单--该团队还创造了螺旋、悬臂、针阵列、光学谐振器和项目背后的大学KTH皇家理工学院的标志等迷你模型。过去也有类似的微小艺术品被3D打印出来，包括一艘船和一系列令人难以置信的详细的纳米雕塑，它们都小到可以放人的头发上。但是这批新作品全部由二氧化硅玻璃制成，这是对微小玻璃结构的新打印技术的展示。这个过程从一小群被称为氢硅氧烷（HSQ）的材料开始，其中含有形成硅玻璃（二氧化硅）所需的成分。为此，该液体被激光脉冲击中，每个脉冲仅持续万亿分之一秒，这使得HSQ在激光的焦点处交联成硅玻璃。这个过程能够创建小至65x260纳米的体素（3D像素），使系统能够在HSQ中直接打印物体。该团队表示，这种技术比现有的玻璃3D打印方法要有效得多，后者通常需要长时间的高温，不仅如此，以这种方式制造的物体在使用过程中仍能承受高温。然而，这并不只是一种令人印象深刻的新艺术形式的曙光。研究人员说，它可以用来为光学系统制造更小、更精确的玻璃部件，如镜片或谐振器。事实上，这些部件可以直接在光缆的顶端进行3D打印。该研究的共同作者KristinnGylfason说："互联网的主干是基于玻璃制成的光纤。在这些系统中，需要各种过滤器和耦合器，现在可以通过我们的技术进行3D打印。这开启了许多新的可能性"。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366649.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366649.htm