肺病每年导致全球数百万人死亡，而现有的治疗方法不足以应对。当前用于研究这些疾病和实验疗法的动物模型在有效性上不尽如人意。研究人员最近在《ACS应用生物材料》上宣布，他们成功开发了一种基于粘液的生物墨水，旨在3D打印肺组织。这项创新有望支持未来对慢性肺部问题的研究和治疗。
肺病每年导致全球数百万人死亡，而现有的治疗方法不足以应对。当前用于研究这些疾病和实验疗法的动物模型在有效性上不尽如人意。研究人员最近在《ACS应用生物材料》上宣布，他们成功开发了一种基于粘液的生物墨水，旨在3D打印肺组织。这项创新有望支持未来对慢性肺部问题的研究和治疗。
尽管一些肺病患者接受了移植，但捐赠器官始终短缺。作为替代，药物和其他治疗方法可用于缓解症状，但像慢性阻塞性肺病和囊性纤维化等疾病的治愈方法并不存在。学者们不断寻找改进的治疗方法，通常在啮齿动物模型中进行测试。但是，这些动物研究可能无法完全代表人类肺病的复杂特性，并且可能无法可靠地预测新开发药物的安全性或有效性。同时，生物工程师正在研究在实验室环境中创造肺组织，旨在生产更准确的人类肺模型或作为植入材料。一个显著的方法涉及使用3D打印创建模仿人类组织的结构，然而创造一种支持细胞增殖的生物墨水仍然是一个重大挑战。因此，阿肖克·赖丘尔及其团队旨在解决这一难题。
研究人员从粘蛋白开始，粘蛋白是粘液的一种成分，尚未广泛研究用于生物打印。这种抗菌聚合物的部分分子结构与表皮生长因子相似，后者是一种对细胞粘附和生长至关重要的蛋白质。赖丘尔和他的团队将粘蛋白与甲基丙烯酸酐进行化学反应，开发出他们称之为甲基丙烯酰化粘蛋白（MuMA）的物质，然后将其与肺细胞结合。为了提高生物墨水的粘度并促进细胞生长和对MuMA的粘附，他们还加入了透明质酸——一种存在于多种组织中的天然聚合物。在将墨水打印成类似圆形和方形网格的图案后，他们用蓝光照射使MuMA分子交联，将打印的结构稳定为一种多孔凝胶，该凝胶有效吸收水分以维持细胞的生命。
研究人员发现，凝胶中互联的孔有助于必需营养物质和氧气的扩散，从而支持细胞的生长和肺组织的发展。打印的结构证明是无毒的，并在生理条件下逐渐生物降解，可能使其作为植入物变得可行，打印的框架随着时间的推移将被新生成的肺组织所替代。此外，这种生物墨水还可以用于创建肺部的3D模型，以研究肺病机制和评估可能的治疗方法。
作者感谢印度政府科学与技术部的财政支持。
