同軸生物3D打印器官原型——從營養(yǎng)輸送到血管化

來源： EngineeringForLife

組織/器官內(nèi)的血供系統(tǒng)，為組織提供了必要的營養(yǎng)及代謝交換。而在體外構(gòu)造組織/器官原型時，如何在大尺寸結(jié)構(gòu)中構(gòu)建營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)，是一個長期以來的技術(shù)難題。近年來，同軸生物3D技術(shù)的發(fā)展為該問題的解決提供了一種極具潛力的解決方案。同軸生物3D技術(shù)的基本原理是：使用同軸噴頭將外層的水凝膠材料和內(nèi)層的犧牲材料共同擠出，打印為所需的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，內(nèi)層的犧牲材料去除后形成的中空通路即成為了后續(xù)培養(yǎng)中的營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)生物打印方法和犧牲組分3D打印方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠一步構(gòu)造內(nèi)置營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的大尺寸仿生結(jié)構(gòu)，在組織工程和器官重建等領(lǐng)域具有突出的優(yōu)勢。

近期，EFL受浙大學(xué)報英文版的約稿，結(jié)合課題組這幾年圍繞同軸生物3D打印所做的一些工作，梳理和總結(jié)了該技術(shù)的最新研究進(jìn)展，撰寫了相關(guān)綜述。該綜述主要關(guān)注以下幾點(diǎn)：（1）在同軸3D打印血管時必須考慮的因素；（2）首選生物材料清單；（3）內(nèi)皮化通道的制造原理及其潛在機(jī)制；（4）同軸生物3D打印的最近成果；（5）未來的挑戰(zhàn)。

首先，論文概述了當(dāng)前生物3D打印中常用的水凝膠材料，包括海藻酸鈉（Alginate），明膠/甲基丙烯酸酐化明膠（Gelatin/GelMA）和膠原（Collagen）等，介紹了這些材料的生物相容性、可打印性、打印原理等生物3D打印中重點(diǎn)關(guān)注的因素。

隨后，論文詳述了同軸生物3D打印的基本原理，技術(shù)特點(diǎn)以及使用該技術(shù)構(gòu)造內(nèi)含營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)，特別是血管化的大尺寸結(jié)構(gòu)的最新嘗試。最新的研究進(jìn)展表明，該技術(shù)為快速制造血管化的組織/器官原型提供了可能。

最后，論文展望了同軸生物3D技術(shù)未來可能的發(fā)展方向。

題為“Coaxial 3D bioprinting of organ prototyping, from nutrients delivery to vascularization”的綜述論文在Journal of Zhejiang University-SCIENCE A 期刊上在線刊登，博士生Hamed Ramezani為第一作者，賀永教授為通訊作者。

圖1 使用同軸3D打印方法構(gòu)建血管化組織/器官的基本要求

圖2 3D打印的基本過程

圖3 同軸3D打印制造的血管化結(jié)構(gòu)

圖4 同軸3D打印制造內(nèi)含營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的大尺寸結(jié)構(gòu)

論文鏈接：
http://www.jzus.zju.edu.cn/ipart ... .1631/jzus.A2000261