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              橫濱國立大學(xué)新型3D打印技術(shù),可精準(zhǔn)構(gòu)建多向膠原組織結(jié)構(gòu)

              3D打印動態(tài)
              2025
              05/16
              16:30
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              2025年5月16日,南極熊獲悉,日本橫濱國立大學(xué)研究團隊成功開發(fā)出一種新的組織工程技術(shù),該技術(shù)結(jié)合了流體動力學(xué)和3D打印技術(shù),能夠制造出具有復(fù)雜多方向排列結(jié)構(gòu)的組織模型。


              構(gòu)建多向膠原組織結(jié)構(gòu)

              膠原蛋白是人體中最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白,它的微觀排列方式對組織的結(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性及機械性能起著關(guān)鍵作用。然而,精確重建這種復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)一直是生物制造領(lǐng)域面臨的技術(shù)瓶頸。雖然目前已有幾種模擬膠原蛋白結(jié)構(gòu)的方法,但它們都無法達(dá)到所需的精確度,也未兼顧成本效益或安全性。


              在本項研究中,副教授Kazutoshi Iijima與教授Shoji Maruo領(lǐng)導(dǎo)的團隊,創(chuàng)新性地提出了一種不依賴磁性顆?;蛴袡C溶劑的方案,僅利用I型膠原蛋白溶液和細(xì)胞混合物,結(jié)合定制化3D打印母模和微尺度流體通道,通過引導(dǎo)流體流動方向來控制膠原束的排列,實現(xiàn)細(xì)胞與纖維在水平與垂直方向的精準(zhǔn)定向。

              △創(chuàng)建定向膠原蛋白模型的示意圖

              研究表明,膠原纖維的定向?qū)?xì)胞行為具有顯著影響,是構(gòu)建功能性組織不可或缺的關(guān)鍵因素。該系統(tǒng)不僅能夠構(gòu)建模擬皮膚真皮、顱骨等組織中所需的復(fù)雜微定向結(jié)構(gòu),還具備高度可控性與可擴展性,為個性化生物組織模型的構(gòu)建提供了全新思路。

              △使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察和表征無細(xì)胞膠原蛋白水凝膠模型中的膠原蛋白纖維和纖維

              Maruo教授指出:“通過將流體驅(qū)動技術(shù)與3D打印集成,我們能夠在組織支架中實現(xiàn)精細(xì)且多向的膠原定向結(jié)構(gòu),這對未來功能性組織的制造具有重大意義?!?br />
              未來,該平臺有望拓展至體外組織模型的構(gòu)建及組織移植應(yīng)用,進一步推動再生醫(yī)學(xué)、個性化醫(yī)療和組織工程的發(fā)展。




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