有助于3D生物打印生物組織的凝膠

最終創造出可替換的生物部件需要完全具有三維能力，而二維和三維薄膜生物打印無法提供這些能力。現在，使用屈服應力凝膠，賓夕法尼亞州立大學的工程師可以將微小的細胞聚集體恰好放置在他們想要構建復雜形狀的位置，這些形狀對于替換骨骼，軟骨和其他組織是必需的。

Hartz家庭職業發展協會的Ibrahim T. Ozbolat說：“之所以如此重要，是因為當前的細胞聚合生物打印技術無法做出復雜的配置，而大多采用2-D和3-D薄膜或簡單的配置。”工程科學與力學教授。“如果我們想要復雜的3-D，我們需要一個支持領域。”

研究人員在今天(10月16日)的通訊物理學中報告說，這種支持領域是一種屈服應力凝膠。屈服應力凝膠是不尋常的，因為在沒有應力的情況下它們是固體凝膠，但是在應力作用下它們變成液體。

研究人員正在使用一種抽吸輔助生物打印系統，他們在今年早些時候展示了該系統用于拾取細胞聚集體并將它們精確地放置在凝膠內。吸嘴對凝膠的應力使其液化，但是一旦吸嘴釋放細胞聚集并撤回，凝膠將再次恢復為固體，自我修復。細胞的微小球相互貼靠并自我組裝，從而在凝膠中形成固體組織樣本。

研究人員可以將不同類型的細胞以小聚集體的形式放置在一起，以形成具有所需功能的所需形狀。諸如支撐氣管的軟骨環的幾何形狀可以懸浮在凝膠中。

Ozbolat說：“我們嘗試了兩種不同類型的凝膠，但是第一種很難去除。” “我們必須通過洗滌來完成。對于第二種凝膠，我們使用了一種酶，它可以將凝膠液化并輕松除去。”

工程科學和力學的博士后研究員Dishary Banerjee說：“我們正在做的事情非常重要，因為我們正在嘗試重新創造自然。” “在這項技術中，非常重要的是能夠從球狀體中制成自由形狀的復雜形狀。”

研究人員使用了多種方法，創建了理論模型，以對發生的事情進行物理了解。然后，他們使用實驗來測試這種方法是否可以產生復雜的形狀。