3D生物打印技術(shù)可控制細(xì)胞生長方向

三維生物打印技術(shù)是一種可以創(chuàng)造出仿自然組織的工程支架的方法，但控制這些工程支架內(nèi)的細(xì)胞組織用于再生應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性的過程。

細(xì)胞組織在空間分布和排列方面往往是高度有序的，因此用于組織工程的生物工程細(xì)胞支架必須與這種方向密切相關(guān)，以便能夠像天然組織一樣發(fā)揮作用。

2021年5月25日，南極熊獲悉，在AIP出版的《AppliedPhysics Reviews》中，一個(gè)國際研究小組介紹了一種通過多噴頭生物打印的方法在沉積的水凝膠纖維內(nèi)誘導(dǎo)細(xì)胞取向的方法。

△多噴頭生物打印具有仿生結(jié)構(gòu)的水凝膠纖維

這個(gè)團(tuán)隊(duì)使用靜態(tài)混合來制造由不同水凝膠的密集微絲組成的條紋水凝膠纖維。在這種結(jié)構(gòu)中，一些間隔為細(xì)胞增殖提供了有利的環(huán)境，而其他間隔則作為形態(tài)學(xué)線索指導(dǎo)細(xì)胞排列。具有微尺度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的毫米級(jí)印刷纖維可以迅速組織細(xì)胞，使工程組織更快地成熟。

研究的共同作者康涅狄格大學(xué)衛(wèi)生學(xué)院生物工程系副教授Ali Tamayol說："這種策略在兩個(gè)原則上起作用，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成是基于噴嘴內(nèi)流體的設(shè)計(jì)和兩個(gè)獨(dú)立前體的控制性混合。交聯(lián)后，兩種材料的界面作為三維表面，為封裝在細(xì)胞容許隔間內(nèi)的細(xì)胞提供地形線索"。

基于擠壓的生物打印是最廣泛使用的生物打印方法。在基于擠壓的生物打印中，打印的纖維通常有幾百微米大小，細(xì)胞的方向是隨機(jī)的，因此非常需要一種為這些纖維內(nèi)的細(xì)胞提供地形線索的技術(shù)來誘導(dǎo)它們的組織有序。

傳統(tǒng)的擠壓式生物打印技術(shù)在擠壓細(xì)絲的過程中也存在著對(duì)細(xì)胞施加高剪切應(yīng)力的問題。但所提出的技術(shù)的細(xì)尺度特征是被動(dòng)的，不會(huì)影響到打印過程的其他參數(shù)。

據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱，為了誘導(dǎo)生成細(xì)胞組織，基于擠壓的3D生物打印支架應(yīng)該由非常精細(xì)的長絲制成。

Tamayol對(duì)外表示："這使得該過程具有挑戰(zhàn)性，并限制了其生物相容性和可使用的材料數(shù)量，但通過這種策略，較大的絲線仍能指導(dǎo)細(xì)胞組織。這種生物打印技術(shù)能夠生產(chǎn)類似生物組織結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征，精度與細(xì)胞尺寸相當(dāng)，以控制細(xì)胞行為并形成仿生結(jié)構(gòu)。而且它顯示了構(gòu)造工程纖維組織的巨大潛力，如骨骼肌肉、肌腱和韌帶。“