摘要:
文題釋義:
生物墨水:在3D生物列印過程中,生物材料或幾種生物材料的混合物以水凝膠形式負載著所需的種子細胞,這種用於重建組織結構的混合材料稱為生物墨水。生物墨水可由天然或合成的生物材料製成,也可以將兩者作為組合而成。在某些情況下,無需任何額外生物材料載體的細胞也可以用作生物墨水。
滅菌:滅菌是指利用強物理化學因素使物體內外所有微生物永久喪失其生長繁殖能力的措施,常用的滅菌方法有試劑化學滅菌、射線輻射滅菌、乾熱滅菌、溼熱滅菌和過濾除菌等。根據需要,可以採用不同的方法對物體進行滅菌,滅菌是組織工程領域和臨床實踐中及其重要的技術。
背景:3D生物列印的應用愈加廣泛,與之相關的生物墨水滅菌則非常重要,然而用於臨床目的的生物墨水的滅菌問題尚未得到解決。
目的:對用於3D生物列印的生物墨水滅菌技術的研究做一綜述。
方法:檢索中國知網、萬方資料、PubMed和Web of Science資料庫中相關文獻,中文檢索詞為“3D生物列印、組織工程、增材製造、生物墨水、生物材料、滅菌、殺菌、無菌化”,英文檢索詞為“3D bioprinting,tissue engineering,additive manufacturing,bio-ink,biomaterials,sterilization,disinfect,aseptic”。最終納入77篇相關文獻進行綜述。
結果與結論:不同的滅菌方法在完成對3D生物列印的生物墨水滅菌的同時也會對生物墨水產生不良影響。①有些滅菌方法可損傷生物墨水的微觀結構:比如射線輻射滅菌與紫外線產生的自由基會影響生物墨水的流體力學和可塑造性,過氧乙酸因其強氧化性溶解生物墨水的某些成分,對機械效能要求較高的材料應減少使用此種滅菌方法;②有些滅菌方法可破壞生物墨水所含生物大分子的活性:比如高壓蒸汽滅菌的高能量水蒸汽、射線輻射滅菌與紫外線產生的自由基會導致蛋白質和酶等生物大分子的活性喪失,因此對需要生物大分子發揮活性的生物墨水應減少使用此種滅菌方法;③有些滅菌方法可殘留毒性物質:如環氧乙烷滅菌後的殘留物有致癌性,影響種子細胞的生存,所以對需要負載種子的生物墨水應減少使用此種滅菌方法;④有些滅菌方法對生物墨水不能完成徹底滅菌:如乙醇、抗菌素等方法在滅菌時受其自身性質的限定不能總是完成對生物墨水的滅菌,因此常需要與其他方法的聯用,例如不同種類抗菌素的聯用、過氧乙酸與乙醇聯用等既能實現優勢互補還不造成額外不良影響;⑤因此選擇最適用於3D生物列印的生物墨水滅菌方法時應綜合考慮材料本身特性、材料應用的目的、滅菌方式和滅菌原理。
https://orcid.org/0000-0001-8221-0615 (苑龍);https://orcid.org/0000-0002-6369-7955 (王國棟)
中國組織工程研究雜誌出版內容重點:人工關節;骨植入物;脊柱;骨折;內固定;數字化骨科;組織工程
關鍵詞: 3D生物列印, 組織工程, 增材製造, 生物墨水, 生物材料, 滅菌, 殺菌, 無菌化
引用本文: 苑 龍, 李 森, 卞繼超, 李萬祥, 王國棟. 3D生物列印生物墨水滅菌技術的合理選擇與應用[J]. 中國組織工程研究, 2022, 26(18): 2914-2921.
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