3D生物打印技術(shù)可控制細(xì)胞生長(zhǎng)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(guò)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(guó)際研究小組介紹了一種通過(guò)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(lái)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(shuō)："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(lái)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(guò)程中也存在著對(duì)細(xì)胞施加高剪切應(yīng)力的問(wèn)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(guò)程的其他參數(shù)。

據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱(chēng)，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(zhǎng)絲制成。

Tamayol對(duì)外表示："這使得該過(guò)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(guò)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(lèi)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�！�