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《Small》顶刊 综述:生物3D打印的下一个前沿:由细菌功能化的生物活性材料

《Small》顶刊 综述:生物3D打印的下一个前沿:由细菌功能化的生物活性材料

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-01-10 15:19
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【概要描述】

《Small》顶刊 综述:生物3D打印的下一个前沿:由细菌功能化的生物活性材料

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​2022年12月22日,南京农业大学董明盛教授团队在《Small》(IF: 15.153)期刊上发表题为The Next Frontier of 3D Bioprinting: Bioactive Materials Functionalized by Bacteria (生物3D打印的下一个前沿:由细菌功能化的生物活性材料)的综述论文,回顾了细菌生物打印的最新研究,并讨论了其未来的研究方向。

原文链接:

https://doi.org/10.1002/smll.202205949

  文章简介  

生物3D打印已经成为一种灵活的技术手段并应用于许多的领域。目前,生物3D打印的研究主要集中在利用哺乳动物细胞打印器官和组织模型,这极大地促进了组织工程、再生医学和制药领域的进展。近年来,细菌生物打印逐渐成为一个发展迅速的研究领域,在基础研究、生物医学、生物修复等领域具有广泛的潜在应用。本文综述了细菌生物打印的最新研究进展,并对其未来的研究方向进行了探讨。

  研究内容解读  

图1生物3D打印中常用的四种打印策略示意图

与传统的3D生物打印相比,细菌生物打印在理论上具有更好的适应性,可以兼容上述几乎所有的打印技术,其原因在于细菌有细胞壁,还能抵御高温,冻结,氧化,高压等。此外,细菌生长和繁殖更快的优点使得对细菌生物打印的要求更低。在保证印刷分辨率的基础上,有更宽的印刷温度范围和印刷速度范围。例如,当使用细菌孢子作为印刷的活性成分时,熔融沉积印刷技术也可以用于细菌的生物印刷,印刷的上限温度可以调节到75°C。
此外,也有研究人员使用冷冻干燥的微生物细胞进行生物打印。他们发现,在高细胞负荷的情况下,细胞本身就会具有独特的剪切减薄特性,并构建了一种新的活材料体系,在高细胞负荷下具有较高的催化活性和长期生存能力。

图2细菌生物打印的主要应用示意图。

用于细菌印刷的理想生物油墨材料需要考虑三个方面,包括可印刷性、机械完整性和稳定性、以及生物相容性。可印刷性是指生物墨水可以被“平稳地挤压形成光滑的细丝,以可控的方式沉积和堆叠,最终形成稳定的3D结构”的能力。3D生物打印的关键是开发具有机械调节、高细胞活力和打印适应性的生物油墨。然而,目前常见的策略是将微生物嵌入常见的天然或合成水凝胶中,以模拟细胞外基质。
本文综述了生物打印技术、生物材料以及细菌生物打印的研究进展。近年来,细菌生物打印已成为生物增材制造的一个新兴领域,随之而来的是操纵细菌的新可能性。细菌功能化的活性材料具有相当大的潜力,已在生物医学、生物能源、生物催化、生物修复和响应器件等领域得到广泛应用。然而,这方面的研究还处于探索阶段,为了满足更深入研究的需要,还有很多问题需要解决。

图3 微生物共培养体系的构建。

图4 人工生物膜的构建和生物墨水的直接生产。

图5 生物医用材料生产。

图7 响应式设备开发。

——END——

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