生物3D打印是以梯度方式圖案化和組裝復(fù)雜的功能性生活體系結(jié)構(gòu)的過程。通常，3D生物打印利用逐層方法沉積被稱為bioinks的材料以創(chuàng)建類似組織的結(jié)構(gòu)。在過去的十年中，已經(jīng)開發(fā)了幾種3D生物打印技術(shù)，例如，磁性生物打印，一種使用生物相容性磁性納米顆粒將細(xì)胞打印到三維結(jié)構(gòu)中的方法。但是現(xiàn)在俄羅斯的一個研究小組開發(fā)了一種新的生物打印方法，可以在不使用逐層方法和磁性標(biāo)簽的情況下創(chuàng)建3D生物物體。該新方法涉及微重力條件下的磁懸浮研究，由三維生物打印解決方案公司與其他俄羅斯和外國科學(xué)家，包括俄羅斯科學(xué)院高溫聯(lián)合研究所（JIHT RAS）合作進(jìn)行。 具有用于保存生物對象的“磁阱”阱的實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。圖片：Vladislav A Parfenov等// Biofabrication，2018
“在2010年至2017年期間，國際空間站的俄羅斯軌道部分在庫倫水晶實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了一系列獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)研究。”JIHT中塵埃等離子體診斷實(shí)驗(yàn)室主任Mikhail Vasiliev說，“ RAS，該裝置的主要元件是一個電磁鐵，產(chǎn)生一個特殊的非均勻磁場，其中反磁性粒子的結(jié)構(gòu)（它們在磁場方向上被磁化）可以在微重力條件下形成。” 在他們的實(shí)驗(yàn)研究中，研究人員描述了小微帶電粒子在微重力或零重力條件下在特定形狀的磁場中的行為。另外，科學(xué)家基于分子動力學(xué)的方法開發(fā)了這個過程的數(shù)學(xué)模型。這些結(jié)果解釋了如何獲得由數(shù)千個顆粒組成的均勻和擴(kuò)展的三維結(jié)構(gòu)。磁性3D生物打印的傳統(tǒng)方法具有與重力相關(guān)的許多限制。為了減小重力的力量，可以增加控制磁場的磁體的功率。但是，這需要更復(fù)雜的3D生物打印機(jī)。第二種方法是減少重力，這是3D Bioprinting Solutions科學(xué)家使用的方法。這種方法被稱為“形成性三維生物工藝”，它允許您立即從各個側(cè)面創(chuàng)建三維生物結(jié)構(gòu)。研究人員應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和JIHT RAS科學(xué)家獲得的數(shù)學(xué)建模結(jié)果來控制這種結(jié)構(gòu)的形狀。 “關(guān)于空間有序結(jié)構(gòu)形成研究的庫侖晶體實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，導(dǎo)致了基于活組織的可編程自組裝的形成組織結(jié)構(gòu)的三維生物工程的新方法的發(fā)展，并在重力和微重力條件下通過非均勻磁場的手段。“瓦西里耶夫說。 “磁性井”中的3D自組裝過程。圖片：Vladislav A Parfenov等// Biofabrication，2018 基于這種新技術(shù)的生物打印機(jī)將能夠創(chuàng)造出各種可用于多種目的的生物結(jié)構(gòu)，包括估計空間輻射對宇航員長期太空任務(wù)健康的不利影響。此外，它還能夠在未來恢復(fù)受損組織和器官的功能。他們的論文題為《使用磁懸浮組裝的無支架無標(biāo)簽無噴嘴生物3D打印技術(shù)》發(fā)表在Biofabrication上。
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