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如何使用像果凍一樣柔軟的材料來構建用于容納細胞的復雜結構?美國萊斯大學研究人員找到了答案。他們使用自組裝多肽墨水，通過3D打印制造出精細的結構。這一成果有望推動再生醫(yī)學和醫(yī)學研究總體上產生巨大飛躍。

利用基于肽的生物墨水3D打印出的結構。圖中硬幣用于顯示比例。圖片來源：美國萊斯大學

3D打印已成為生物醫(yī)學研究中的主要制造策略之一。為了造出能再現(xiàn)生物組織機械性能的結構，科學家在研究水凝膠3D打印。但柔軟材料很難在三維空間中高保真地制作圖案，因此科學家需要能用作3D打印墨水的具有生物學特性的新型凝膠。

研究論文主要作者、萊斯大學生物工程系研究生亞當·法希德解釋說，人體內有20種天然存在的氨基酸組成蛋白質，氨基酸可以連接成更大的鏈，就像樂高積木一樣。當鏈上超過50個氨基酸時稱為蛋白質，而短于50個氨基酸時稱為多肽。在這項工作中，研究人員使用多肽作為3D打印墨水的基礎材料。

多結構域肽是一類在低濃度下形成納米纖維凝膠的自組裝多肽。此前，多結構域肽可以安全地植入體內，已被用于神經再生、癌癥治療和傷口愈合，并被證明當植入活生物體時，可促進高水平的細胞滲透和組織發(fā)育。

研究人員發(fā)現(xiàn)，多結構域肽以獨特的多肽為基礎，僅依靠超分子機制進行組裝，是一種理想的3D打印墨水候選者。

在此項研究中，新設計開發(fā)的多結構域肽一面疏水，另一面親水。當放入水中時，其中一個分子會翻轉到另一個分子之上，形成所謂的疏水“三明治”。這些“三明治”相互堆疊并形成長纖維，隨后形成凝膠。研究人員首次使用自組裝肽系統(tǒng)打印出具有突出部分和內部孔隙的層狀3D結構。此外，打印的多結構域肽可證明體外細胞行為的電荷依賴差異。

“這表明我們可以利用結構和化學的復雜性來控制細胞的行為?！狈ㄏ５抡f，“我們的最終目標是打印出含有細胞的結構，并在培養(yǎng)皿中培育出成熟的組織。然后，這些組織可以被移植來治療損傷，或者用于了解疾病是如何起作用的，以及測試候選藥物?！?/p>

這項研究已發(fā)表在最近的《先進材料》雜志上。

關鍵詞： 打印墨水 研究人員 萊斯大學 再生醫(yī)學 基礎材料