陈根：肽基3D打印墨水，如何打印结构复杂的细胞？

文/陈根

如今，3D打印已经成为生物医学研究中的主要制造策略之一。三维细胞构建的生物打印具有明确的结构和可控的细胞空间分布，在组织工程领域正变得越来越重要。人们正在开发新的3D组织模型，以研究在组织发育、受损或疾病组织再生过程中发生的复杂细胞的相互作用。

虽然3D打印技术取得了进步，但仍然缺乏合适的水凝胶或“生物墨水”来增强可打印性和细胞活力——目前，三维细胞打印的主要挑战之一就是能够形成结构和功能完整的生物结构。为了造出能再现生物组织机械性能的结构，科学家正在研究水凝胶3D打印。但柔软材料很难在三维空间中高保真地制作图案，因此科学家需要能用作3D打印墨水的具有生物学特性的新型凝胶。

现在，莱斯大学的研究人员宣布，他们已经弄清楚如何使用自组装肽墨水3D打印清晰的细胞结构。研究人员使用了自组装多肽墨水，通过3D打印制造出精细的结构。所谓多肽墨水就是一种合成的生物化学材料，其主要由多肽——多种氨基酸组成的分子——组成。

在此项研究中，新设计开发的多结构域肽一面疏水，另一面亲水。当放入水中时，其中一个分子会翻转到另一个分子之上，形成所谓的疏水“三明治”。这些“三明治”相互堆叠并形成长纤维，随后形成凝胶。研究人员首次使用自组装肽系统打印出具有突出部分和内部孔隙的层状3D结构。此外，打印的多结构域肽可证明体外细胞行为的电荷依赖差异。

这一成果有望推动再生医学和医学研究总体上产生巨大飞跃。研究人员表示，这意味着他们可以利用结构和化学的复杂性来控制细胞的行为。未来，肽基3D打印墨水或许有望打印出含有细胞的结构，并在培养皿中培育出成熟的组织。然后，这些组织可以被移植来治疗损伤，或者用于了解疾病是如何起作用的，以及测试候选药物。