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DNA水凝胶成功用于活细胞3D打印

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近日,清华大学化学系刘冬生课题组与英国瓦特大学科研人员合作,将DNA水凝胶材料成功地应用于活细胞的3D打印,生命体的器官可以实现3D打印并替代“原装”器官的梦想从材料领域又迈进了一步。

因具有高含水量和类似于细胞外基质的特点,水凝胶是三维组织打印和人工器官制备的首选基材,也因此成为化学、材料和生命医学领域研究的热点。但是,在研发出DNA水凝胶之前,还没有一种水凝胶材料能够同时满足活细胞3D打印所要求的细胞相容性、力学强度、通透性、快速成型等苛刻条件。

在清华大学自主科研计划、国家自然基金委员会和科技部“973”计划的大力支持下,刘冬生课题组制备了一类新的水凝胶材料,能够同时满足多项活细胞3D打印的需求:速度快,可以达到秒级成型;条件温和,过程完全在生理条件下完成,不涉及化学反应以及能够对细胞造成伤害的外界刺激;强度、通透性好,打印出来的产品最终尺寸可以达到厘米级别以上的尺度,不变形和软化,还能够保证细胞生长所需营养物质的输送。此外,该材料还具有非常好的触变性和自修复性能,在细胞生长的同时可以不断改变自身的结构,能够在保证对细胞提供足够支撑的情况下不限制其扩增。更重要的是,该凝胶材料可以根据需要迅速分解不残留,为将来3D打印器官的活体移植创造了条件。

据悉,该论文已在《德国应用化学》发表,并配以“媒体推介”的重点报道。近日又被《自然》(《Nature》)的研究亮点报道关注。《自然》评价该材料是“一种非常有前景的打印三维组织和人工器官的材料”,还评论说:“此凝胶可以通过多层打印实现厘米级结构的构建”,“有足够好的强度维持其形状、不塌缩也不溶涨,但可以被(特定的)DNA内切酶迅速解离”,“共同打印的活细胞可以保持活性”。(中国医药报)