生物3D打印心臟貼片的進展與挑戰(zhàn)綜述

來源： EngineeringForLife

心肌梗死（MI）會導致不可逆的心肌壞死，全球有2.5億人受到影響，已成為當今時代最重要的流行病之一。在過去幾年中，生物打印已經(jīng)超越了單純將細胞融入生物材料的概念，而是戰(zhàn)略性地定義了細胞被打印的微環(huán)境（例如，結構、生物分子信號傳導、機械刺激等）。在各種生物打印應用中，心肌修復是朝著管理組織修復微環(huán)境取得最顯著進展的領域之一。

有鑒于此，來自濱州醫(yī)學院的Paul Santerre等團隊對心臟補丁生物打印中的最新生物醫(yī)學創(chuàng)新進行了批判性評估，特別考慮了生物材料設計參數(shù)、生長因子/細胞因子、生物力學和生物電調(diào)節(jié)，以及心肌組織的創(chuàng)新生物材料基“4D”生物打印（3D支架結構+時間形態(tài)變化）、免疫調(diào)節(jié)和持續(xù)釋放系統(tǒng)。

本文要點：

（1）關鍵挑戰(zhàn)包括生成大量心臟細胞的能力、實現(xiàn)高密度毛細血管網(wǎng)絡、建立與天然心臟細胞外基質(zhì)相當?shù)纳�物材料設計，以及管理復雜的系統(tǒng)，同時結合心臟組織微環(huán)境提示并建立既高速又精確的生物打印技術。這必須在考慮質(zhì)量保證以實現(xiàn)可重復性和臨床轉(zhuǎn)化的同時完成。

（2）本文還詳細討論了生物打印后心臟補丁評估、存儲、交付和植入相關的當前臨床轉(zhuǎn)化障礙和監(jiān)管問題�？傮w而言，本文提供了有關生物墨水（生物材料、細胞來源）、制造和后制造過程設計的洞見，這些過程與心臟補丁的生物打印相關，并強調(diào)了如何影響其臨床可行性和重要監(jiān)管問題。

（3）本文強調(diào)，心臟補丁生物打印需要成像和3D建模技術人員、生物材料科學家、增材制造專家和醫(yī)療專業(yè)人員的廣泛合作。

（4）此外，這項工作還可以指導未來的心臟補丁生物打印領域，通過揭示機器人和自動化的潛在用途來提高生產(chǎn)力、降低財務成本，并使生物打印心臟補丁標準化和真正商業(yè)化。

文章來源：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.09.056