使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

发表于 2017-7-10 10:52:00 显示全部楼层 0 2526

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最近,新加坡国立大学生物工程系的研究人员开发出一种新的3D生物打印方法,该方法涉及使用低强度的近红外激光(NIR)来对培养细胞的微观环境进行一个更高程度的控制,从而改进最终产品,打印材料则是一种施放有干细胞的微水凝胶。该研究已经发表在著名的在线杂志《Wiley》上,研究人员也为这种技术申请了美国专利。

使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

通常,3D生物打印涉及将细胞植入到一个微型支架结构中,在那里,细胞自我复制,最终形成一个新的组织。然而,这种方法有一些缺点和局限性:细胞生长的密度非常低,细胞扩散可能非常缓慢且不均匀。因此,人们也尝试了其他的其他的方法,如用高强度激光来更高程度地控制生物结构,但这种方法会损伤生物样品细胞。

此次,新加坡国立大学研究团队的创新之处在于对金纳米棒(GNR)的使用。GNR被植入培养细胞的微观环境中,它们的存在意味着更多的、来自激光的光被吸收,随后这些光被转换成热能。热吸收的增加让较低强度的激光能对结构进行更多的控制,并且能集成不同的构建单元。

使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

为了测试精度的提升程度和不同单元的整合度,研究人员使用了一种特殊的水凝胶。吸收的热能在这种水凝胶中产生对流,通过控制这些热对流的方向,研究人员创建出特定的结构。通过引导激光,研究人员在没有任何支架的情况下,以一个特定的方式来组装种有干细胞的水凝胶微颗粒。

“作为功能性构建块,这些微颗粒可被构建成想要的结构,并且无需支架。在本次研究中,结构的“构建块”就是水凝胶内的干细胞,NIR方法让我们在很短的时间内成功在微观环境中构建出想要的生物结构,”研究人员解释说。

使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

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使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

使用金纳米棒的NIR激光3D打印技术能更好地控制生物打印结构

这种低激光强度的NIR方法对生物样品的损害较小,因此不会影响最终的结果。该技术提供了前所未有的精确程度,这意味着它将有广泛的应用,除了生物打印,还有再生医学、组织工程和先进制造中的生物制造。
(编译自3ders.org) 来源:天工社
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