《激光打印的抗细菌氧化石墨烯有助于骨骼再生》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2018-01-05
  • 干细胞分化成骨组织的速度可以通过将其放置在含有特定激光打印的氧化石墨薄片的表面上而加速。这是意大利研究人员的新发现,他们说激光打印的表面也有助于减少微生物感染,就像有时在假肢关节上发生的那样。该技术是一种快速而廉价的方法来控制成骨过程和骨密度,它可能会为再生医学应用的支架设计带来革命性的改变。

    以及拥有许多独特的电学和机械性能,石墨烯,这是一张碳仅有一个原子厚,也鼓励间充质干细胞的生长和附着在其表面,解释了团队领导人的竞争后爸爸在罗马的圣心天主教大学。这是因为它可以作为成骨诱导物的预浓缩平台。

    石墨烯及其氧化石墨烯氧化石墨烯(氧化石墨烯),实际上可以帮助干细胞分化成具有不同功效的骨组织,取决于材料的还原状态,他补充道。因此,可以通过控制氧化态的氧化状态来控制其表面的成骨过程和骨密度。

    Nanowrinkles定义了干细胞在围棋中的定位

    在他们的工作中,Papi和他的同事们完全用纳米薄片覆盖了脚手架的表面。脚手架可以由他们选择的任何材料制成。然后,他们用激光束在片状表面“书写”,表面基本上是平的。这种光束可以从局部去除氧基,并在材料中产生纳米屑。

    Papi告诉nanotechweb.org,“这是一种能够定义干细胞如何定向的纳米微酸。”“这是因为细胞更喜欢附着在疏水和粗糙的还原结构上,而不是亲水的平面。”

    去nanowrinkles也是抗菌的

    这还不是全部:研究人员说,减少的纳米带还可以抑制细菌,并有助于减少耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的活性,这是造成假关节感染的常见原因。“事实上,nanowrinkles有锋利的边缘,像刀子一样穿透细菌的细胞膜,”Papi解释道。

    他说:“在我们的研究中,我们已经证明了控制干细胞如何迁移、定位和积累在特定激光模式下的表面是可能的。”“我们的策略可能会革新再生医学和外科手术,因为它能让我们设计出能够在抗菌表面产生‘个性化’骨骼结构的支架。”

    该小组报告了其在2D脱线的工作。5 015027表示,他们将在芯片设备上测试激光打印的表面。“这些是多通道微流体细胞培养,模拟了整个器官和器官系统的活动、力学和生理反应,”Papi说。

    ——文章发布于2017年12月20日

相关报告
  • 《3D打印新生物材料有助于骨骼修复再生》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-02-28
    • 骨组织工程(BTE)是材料科学和生物工程领域的一个新兴领域,研究人员致力于设计一种理想的仿生材料,优化当前的骨骼辅助修复手段。尽管目前还没有实验成果能从实验台上转移到临床领域,但在结合了各类尖端技术的研究中,已经出现不少令业内人士兴奋的新方法。从实验室的生物制造过程来看,细胞、蛋白质、生物成分和生物材料的相互作用,可以实现工业化规模的再生医学材料制造。 德累斯顿大学(TU Dresden)医学院转化骨、关节和软组织研究中心(Centre for Translational Bone,简称CBT)的研究人员在《生物制造》(Biofabrication)杂志上撰文指出,他们研发了一种磷酸钙接合剂配方,通过将活的生物细胞封装在3D打印BTE材料的生物墨水中,建立类似于基质的支架。研究人员最初提出的制造方案,主要方向是为细胞在糊状磷酸钙骨接合剂(CPC)中存活提供最佳条件,随后,他们又提出了一种用于骨发育和软骨发育的软骨组织移植模型。 制造仿生材料是高度复杂的工程,细胞和细胞外基质复杂的特性,使其天然难以使用现有技术再现。因此,组织工程的主要目标是,开发功能相似的结构和类似于组织或器官的生物/化学成分。由于生物矿化材料更适合设计骨骼模拟基质,格林斯基(Gelinsky)和他的同事们使用了一种多通道3D打印技术,将自定CPC与间充质干细胞生物墨水结合起来。这种含有人类细胞的生物墨水是用海藻酸酯甲基纤维素(alg/mc)混合制成的,由同组研究人员早前研发。 总的来说,新型生物材料包括可标绘CPC、载有细胞的生物墨水和纳米晶羟基磷灰石(HAp),在3D打印生物支架生物淋溶器中通过多通道挤压,制成高刚度、骨状矿物结构的支架以支持细胞生长。为了了解材料化学特性对骨拟态程度的影响,研究人员分别测试了alg/mc和CPC支架的单相成分,以及CPC-alg/mc细胞负载支架的两相结合产物。 因为藻酸盐生物墨水中含有细胞,尤其是可以无限增长的间充质干细胞,它被认为可以用于大规模的生物打印和添加制造技术。为了制作支架材料,CPC和生物墨水都以3D打印的方式绘制在一个类似于细线的装配体中,形成了一个大孔的网状结构,为嵌入的细胞补充氧气和营养。 就目前而言,研究员们用立体光学显微镜和扫描电镜观察到的大孔结构,还只是实验状态下的简化版本,只是为了确定支架在细胞生长和组织再生方面的潜力。接下来,他们还要研究更合适的孔隙结构,以支持辅助体内骨再生的生物植入物。 3D打印的双相支架经受住了通用测试系统的张力和压缩机械测试,其支持细胞的能力也被细胞活力测试证明达标。由于本研究首次将CPC与alg/mc生物墨水两相结合,因此工程过程必须进行优化,以防止生物制造过程中的微裂纹,同时还需延续长期细胞相容性以保护嵌入细胞。 在第一天支架放置时,CPC-bioink表面局部会出现细胞损伤,几天后,当细胞开始向CPC链迁移进行增殖时,损伤会得到补偿。这种迁移可能是由CPC的微粗糙度和表面刚度介导的,这对细胞的生长很有吸引力。由于最初的细胞毒性是由pH值下降引起的,所以作者建议,设计生物油墨时,需要考虑抵抗/缓冲生物制造过程中的pH值变化。 在概念性方案中,作者推荐使用单相CPC构建软骨下骨,用alg/mc构建软骨成分,在表面分离出一种模拟钙化软骨的交织网状带,从而制造出一种用于BTE的3D打印生物原位骨软骨支架。这种支架可以在临床手术中构建,通过控制细胞播种,促进表面组织再生,为今后BTE的转化研究工作提供参考。
  • 《血浆蛋白+氧化石墨烯能打印人造肌肉》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2021-12-28
    • 俄罗斯国立研究型大学“莫斯科电子技术学院”提出一种新方法,利用基于牛血浆蛋白和氧化石墨烯的水凝胶,激光打印人造肌肉。该方法能制出柔软、可拉伸但又非常结实的肌肉,在电流作用下改变形状,而且可在此基础上制造纳米机电设备,用于修复小块肌肉、制造生物机器人和植入式药物释放系统。相关论文发表在《仿生学》杂志上。   这种结构非常结实,强度是纯蛋白质聚合物的一倍半,而且由于存在氧化石墨烯,所以可导电。而血清白蛋白可使人造肌肉柔韧且具有生物相容性,不会损害活细胞和组织。人造肌肉的一些特性,例如刚度或蛋白质部分的密度,可通过改变初始反应液的酸性和盐度来调节。此外,组成成分也可以改变,从而影响材料的机电性能。   探针显微镜和纳米技术科研中心首席研究员、工科博士伊万·博布里涅茨基表示,这种材料应该可以成为仿生设备的一部分,例如用于最细微血管再生的植入物,或用于将药物送到患病器官的纳米机器人。