俄罗斯科学家在微重力下用磁铁3D打印生物组织

发表时间:2018-06-29 09:56

生物3D打印是以梯度方式图案化和组装复杂的功能性生活体系结构的过程。通常,3D生物打印利用逐层方法沉积被称为bioinks的材料以创建类似组织的结构。在过去的十年中,已经开发了几种3D生物打印技术,例如,磁性生物打印,一种使用生物相容性磁性纳米颗粒将细胞打印到三维结构中的方法。但是现在俄罗斯的一个研究小组开发了一种新的生物打印方法,可以在不使用逐层方法和磁性标签的情况下创建3D生物物体。该新方法涉及微重力条件下的磁悬浮研究,由三维生物打印解决方案公司与其他俄罗斯和外国科学家,包括俄罗斯科学院高温联合研究所(JIHT RAS)合作进行。

俄罗斯科学家在微重力下用磁铁3D打印生物组织

  具有用于保存生物对象的“磁阱”阱的实验装置的示意图。图片:Vladislav A Parfenov等// Biofabrication,2018

“在2010年至2017年期间,国际空间站的俄罗斯轨道部分在库伦水晶实验装置上进行了一系列独特的实验研究。”JIHT中尘埃等离子体诊断实验室主任Mikhail Vasiliev说, RAS,该装置的主要元件是一个电磁铁,产生一个特殊的非均匀磁场,其中反磁性粒子的结构(它们在磁场方向上被磁化)可以在微重力条件下形成。”
     在他们的实验研究中,研究人员描述了小微带电粒子在微重力或零重力条件下在特定形状的磁场中的行为。另外,科学家基于分子动力学的方法开发了这个过程的数学模型。这些结果解释了如何获得由数千个颗粒组成的均匀和扩展的三维结构。磁性3D生物打印的传统方法具有与重力相关的许多限制。为了减小重力的力量,可以增加控制磁场的磁体的功率。但是,这需要更复杂的3D生物打印机。第二种方法是减少重力,这是3D Bioprinting Solutions科学家使用的方法。这种方法被称为“形成性三维生物工艺”,它允许您立即从各个侧面创建三维生物结构。研究人员应用实验数据和JIHT RAS科学家获得的数学建模结果来控制这种结构的形状。
   “关于空间有序结构形成研究的库仑晶体实验的结果,导致了基于活组织的可编程自组装的形成组织结构的三维生物工程的新方法的发展,并在重力和微重力条件下通过非均匀磁场的手段。“瓦西里耶夫说。

俄罗斯科学家在微重力下用磁铁3D打印生物组织

   “磁性井”中的3D自组装过程。图片:Vladislav A Parfenov等// Biofabrication,2018

     基于这种新技术的生物打印机将能够创造出各种可用于多种目的的生物结构,包括估计空间辐射对宇航员长期太空任务健康的不利影响。此外,它还能够在未来恢复受损组织和器官的功能。他们的论文题为《使用磁悬浮组装的无支架无标签无喷嘴生物3D打印技术》发表在Biofabrication上。


文章来源:3d打印网


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