
一组化学家找到了一种打印类似于活组织的3D材料的方法。
科学家发展了3D打印机这将微小的水滴挤入一滴油中,用脂质双层制成微型球,从而模仿活细胞的膜。他们将这些液滴存放在层中,以创建一种材料,可以像今天(4月4日)在《科学》杂志上报道的那样,可以像肌肉一样弯曲或像神经元一样弯曲。
“我们制作了一种新的材料。不仅是一种新材料,而且确实是一类材料,”英格兰牛津大学化学家Gabriel Villar的合着者Gabriel Villar说。比利尔告诉《生命科学》,原则上,这些材料可用于模仿任何形式的生命组织。
该材料由数以万计的水滴组成,这些水滴被一个称为脂质双层的薄膜隔开,这是封装活细胞并防止一切溢出的膜相同的膜。这些双层由一个油性的,耐水的层组成,该层夹在两个友好的层之间。
先前的实验将液滴组装到脂质双层中,但是液滴是手工制作的,或者是使用无法控制单个液滴运动的技术制造的。
Villar及其同事开发了3D打印机,可以自动生产这些液滴。打印机使用一个非常薄的玻璃喷嘴来创建大约50微米的液滴(大约是人头发宽度的一半)。打印机将液滴挤入了油性溶液中,该溶液自发地涂了脂质双层中的每个液滴。
接下来,该团队展示了如何使用印刷材料来执行一些活组织的功能。例如,他们打印了一个液滴网络,该网络可以传输诸如组织之类的信号神经系统(尽管在更简单的水平上)。神经元通过让称为离子的带电颗粒通过它们,沿细胞膜进行电脉冲。为了模仿这一点,研究人员在某些液滴中添加了一种细菌制造的蛋白质,该蛋白质在类似于“曲奇切刀”的脂质双层中切成孔。将电流应用于通过这些孔的材料,就像神经冲动一样。
但是科学家并没有止步于此。他们使用打印机制作自我折叠结构,例如扁平的花朵的花瓣折叠起来。
折叠是一个完全被动的过程,依赖于水滴之间的水的运动。研究人员在一些脂质封闭的液滴中添加了盐,该液滴产生了带有附近液滴的盐梯度。水自然地从没有盐的液滴中移动到那些盐的人,导致咸液滴膨胀。结果,扁平的花瓣卷曲以形成一个空心球。材料正在反对重力,就像肌肉组织。
研究人员说,最终,这些3D打印的材料可用于提供药物或替代受损的组织本身。
“这是使用细胞合成模仿的3D打印中令人兴奋的新发展,”英国赫里奥特瓦特大学的生物医学工程师威尔·舒(Will Shu)未参与该研究。 “不难想象这种方法可以融入生物体,并且潜在的应用将是巨大的。”
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