陳根：肽基*D打印墨水，如何打印結構復雜的細胞？

文/陳根

如今，*D打印已經(jīng)成為生物醫學(xué)研究中的主要制造策略之一。三維細胞構建的生物打印具有明確的結構和可控的細胞空間分布，在組織工程領(lǐng)域正變得越來(lái)越重要。人們正在開(kāi)發(fā)新的*D組織模型，以研究在組織發(fā)育、受損或疾病組織再生過(guò)程中發(fā)生的復雜細胞的相互作用。

雖然*D打印技術(shù)取得了進(jìn)步，但仍然缺乏合適的水凝膠或“生物墨水”來(lái)增強可打印性和細胞活力——目前，三維細胞打印的主要挑戰之一就是能夠形成結構和功能完整的生物結構。為了造出能再現生物組織機械性能的結構，科學(xué)家正在研究水凝膠*D打印。但柔軟材料很難在三維空間中高保真地制作圖案，因此科學(xué)家需要能用作*D打印墨水的具有生物學(xué)特性的新型凝膠。

現在，萊斯大學(xué)的研究人員宣布，他們已經(jīng)弄清楚如何使用自組裝肽墨水*D打印清晰的細胞結構。研究人員使用了自組裝多肽墨水，通過(guò)*D打印制造出精細的結構。所謂多肽墨水就是一種合成的生物化學(xué)材料，其主要由多肽——多種氨基酸組成的分子——組成。

在此項研究中，新設計開(kāi)發(fā)的多結構域肽一面疏水，另一面親水。當放入水中時(shí)，其中一個(gè)分子會(huì )翻轉到另一個(gè)分子之上，形成所謂的疏水“三明治”。這些“三明治”相互堆疊并形成長(cháng)纖維，隨后形成凝膠。研究人員首次使用自組裝肽系統打印出具有突出部分和內部孔隙的層狀*D結構。此外，打印的多結構域肽可證明體外細胞行為的電荷依賴(lài)差異。

這一成果有望推動(dòng)再生醫學(xué)和醫學(xué)研究總體上產(chǎn)生巨大飛躍。研究人員表示，這意味著(zhù)他們可以利用結構和化學(xué)的復雜性來(lái)控制細胞的行為。未來(lái)，肽基*D打印墨水或許有望打印出含有細胞的結構，并在培養皿中培育出成熟的組織。然后，這些組織可以被移植來(lái)治療損傷，或者用于了解疾病是如何起作用的，以及測試候選藥物。