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宇宙航银行人士太空中受到损害咋做,探讨职员

2019-11-03 22:27

皇家国际官网,来自内布拉斯加州林肯大学,马萨诸塞综合医院和麻省理工学院的研究人员组成的团队开发了一种新型生物油墨用于3D打印,其中包含富含血小板的血浆。这可以让生物3D打印的组织具有改善的愈合性能。血液中的血小板使伤口周围凝结,并且还修复诸如血管,皮肤,肌肉,肌腱等软组织的损伤。过去已证明使用富含血小板的血浆物质作为手术治疗是有用的,并且将其与生物3D打印技术相结合可以开创全新的医疗应用。

通常宇航员在恶劣的太空环境下执行任务时候都会身着厚重的防护服,尽可能避免各种伤害,可一旦受伤就变得非常棘手,毕竟太空中并没有医生可以提供帮助。来自德累斯顿技术大学的科研团队近日开发出了一种可以在太空环境下使用的3D生物打印方式,让宇航员使用可用资源来创造新的皮肤和骨骼组织。

最终的目标是打印可植入的功能性组织结构,以取代或修复受损的组织。内布拉斯加州机械和材料工程助理教授Ali Tamayol说。挑战之一是创造一种结构,当损伤后植入选定的组织或器官时,会释放生长因子,启动对愈合和再生过程。该团队的生物墨水含有藻酸盐凝胶与血小板细胞的混合物。这是为生物打印而开发的。然而,第一阶段是测试其影响愈合的能力。

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与没有血小板的相似墨水相比,在实验室中对墨水进行的初始测试具有可喜的结果。在不到一天的时间里,富含血小板的墨水已经促使足够的细胞迁移以愈合约50%的人造皮肤上的划痕,而无血小板的版本仅覆盖了其5%。墨水还展示了血小板可以提供的其他独特性质,这是它能够称之为增强细胞的能力。它在24小时内以两倍以上的干细胞向无血小板形式迁移。这些干细胞可以发展成肌肉,软骨或骨骼。

宇航员想要在国际空间站上生活需要克服重重困难,由于长时间处于失重状态会让人体的各项系统无法正常工作,例如血液无法顺畅流动、肌肉萎缩、骨骼质量减少,更容易骨折等等。科研团队为此尝试使用3D打印技术来改善这种情况,可以帮助宇航员在太空环境中打印皮肤和骨骼。

随后将氯化钙添加到墨水中,其在一些藻酸盐的聚合物链之间形成结合。这使得材料更加粘稠,但对于3D打印仍然具有足够的可塑性。许多结构用油墨印制,包括网格,树状结构和蛇形线。它被证明能够有效地打印,展现出愈合身体和可打印的潜力。

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然后将3D打印结构浸入氯化钙溶液中以进一步加强它们,这是身体本身使用的方法。损伤部位通常会自然地升高钙水平,因此实施这种方法有助于在植入体内时加强3D生物打印的藻酸盐结构。当发展到手术应用水平时,生物墨水也可以与患者自身的血小板以及其他细胞混合。这种混合物可以将对植入的3D生物打印结构的免疫反应的风险降至最低,因为它将基于患者自己的DNA。

不过这个想法存在两大主要障碍:其一就是很难在太空中采购打印所需的“生物墨水”;其次就是液体墨水并不会停留在失重环境下所需要的位置。为了解决第一个问题,TUD团队建议宇航员自身可以成为这些生物墨水的来源。来自血液的血浆可以用于制造皮肤细胞,而干细胞可以变成骨骼。

该研究团队的发现在一篇题为《患者特异性Bioinks组织工程支架的3D生物打印》的论文中详细介绍,该论文发表在Advanced Healthcare Materials杂志上。他们的项目得到了美国国立卫生研究院,内布拉斯加州烟草定居点和马萨诸塞州总医院的萨格里研究基金的支持。

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关键词:3D打印新型生物油墨

项目团队成员Nieves

Cubo表示:“皮肤细胞可以使用人体血浆生物打印,作为一种营养丰富的'生物墨水'

可以从宇航员身上轻松获取。生产骨样品涉及用类似的生物油墨组合物印刷人类干细胞,加入磷酸钙骨水泥作为结构支持材料,随后在生长期吸收。”

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第二个问题就是失重环境。科研团队通过改变等离子体衍生生物油墨的粘度来解决这个问题。研究人员在混合物中添加了甲基纤维素和藻酸盐,这增加了墨水的粘度并使其无法在任何地方运行。这些成分可以来自植物和藻类,长途旅行的宇航员可能比较容易找到。

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虽然我们不能在地球上人为的重建和太空相同的失重环境,但是团队表示新的生物墨水不会因为颠倒运行从而溢出。这意味着手臂向上指向,在表面下方绘制形状。Cubo表示:“3D生物打印功能将让[宇航员]在出现医疗紧急情况时做出反应。例如,在烧伤的情况下,全新的皮肤可以进行生物打印,而不是从宇航员身体的其他地方嫁接,造成二次伤害。”​​​

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