DNA水凝膠成功用于活細(xì)胞3D打印
近日，清華大學(xué)化學(xué)系劉冬生課題組與英國(guó)瓦特大學(xué)科研人員合作，將DNA水凝膠材料成功地應(yīng)用于活細(xì)胞的3D打印，生命體的器官可以實(shí)現(xiàn)3D打印并替代“原裝”器官的夢(mèng)想從材料領(lǐng)域又邁進(jìn)了一步。
因具有高含水量和類似于細(xì)胞外基質(zhì)的特點(diǎn)，水凝膠是三維組織打印和人工器官制備的首選基材，也因此成為化學(xué)、材料和生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，在研發(fā)出DNA水凝膠之前，還沒(méi)有一種水凝膠材料能夠同時(shí)滿足活細(xì)胞3D打印所要求的細(xì)胞相容性、力學(xué)強(qiáng)度、通透性、快速成型等苛刻條件。
在清華大學(xué)自主科研計(jì)劃、國(guó)家自然基金委員會(huì)和科技部“973”計(jì)劃的大力支持下，劉冬生課題組制備了一類新的水凝膠材料，能夠同時(shí)滿足多項(xiàng)活細(xì)胞3D打印的需求：速度快，可以達(dá)到秒級(jí)成型；條件溫和，過(guò)程完全在生理?xiàng)l件下完成，不涉及化學(xué)反應(yīng)以及能夠?qū)?xì)胞造成傷害的外界刺激；強(qiáng)度、通透性好，打印出來(lái)的產(chǎn)品最終尺寸可以達(dá)到厘米級(jí)別以上的尺度，不變形和軟化，還能夠保證細(xì)胞生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送。此外，該材料還具有非常好的觸變性和自修復(fù)性能，在細(xì)胞生長(zhǎng)的同時(shí)可以不斷改變自身的結(jié)構(gòu)，能夠在保證對(duì)細(xì)胞提供足夠支撐的情況下不限制其擴(kuò)增。更重要的是，該凝膠材料可以根據(jù)需要迅速分解不殘留，為將來(lái)3D打印器官的活體移植創(chuàng)造了條件。
據(jù)悉，該論文已在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表，并配以“媒體推介”的重點(diǎn)報(bào)道。近日又被《自然》（《Nature》）的研究亮點(diǎn)報(bào)道關(guān)注。《自然》評(píng)價(jià)該材料是“一種非常有前景的打印三維組織和人工器官的材料”，還評(píng)論說(shuō)：“此凝膠可以通過(guò)多層打印實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建”，“有足夠好的強(qiáng)度維持其形狀、不塌縮也不溶漲，但可以被（特定的）DNA內(nèi)切酶迅速解離”，“共同打印的活細(xì)胞可以保持活性”。
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