浙江大學：同步3D生物打印帶有營養(yǎng)網(wǎng)絡的大尺度細胞構(gòu)建體

供稿人:王慧超，連芩
供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

3D生物打印制造大尺度組織或器官時，如何維持組織結(jié)構(gòu)中細胞有充足的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣供應是一項重大挑戰(zhàn)，在打印時預先建立營養(yǎng)網(wǎng)絡是組織工程化厚組織制造的有效方法。

近日，浙江大學流體動力與機電系統(tǒng)國家重點實驗室研究人員提出了一種新的方法來生物打印具有營養(yǎng)網(wǎng)絡的大尺度組織結(jié)構(gòu)。研究人員開發(fā)了一種特殊的噴嘴，它可以在一根細絲中同時打印生物墨水（GelMA）和犧牲墨水（明膠），如圖1所示。

圖1 直接生物打印營養(yǎng)網(wǎng)絡，并將營養(yǎng)網(wǎng)絡和充滿細胞結(jié)構(gòu)體進行同步生物打印

由于明膠可逆熱交聯(lián)性質(zhì)，在其打印完成后可被溶解掉，而GelMA由于其不可逆光交聯(lián)性質(zhì)可以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，形成營養(yǎng)網(wǎng)絡，來促進氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)和廢料的擴散，從而促進細胞活性和功能組織的生成。裝載細胞的生物墨水和犧牲墨水同時打印可以促進彼此的可打印性以維持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此可以輕松地打印帶有營養(yǎng)網(wǎng)絡的復雜的帶細胞的柔性結(jié)構(gòu)，也可以使用單個擠出系統(tǒng)制造復雜的異構(gòu)結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示。

圖2 生物打印制造具有營養(yǎng)網(wǎng)絡的復雜結(jié)構(gòu)體：實心鼻子和骨結(jié)構(gòu)

圖3 具有營養(yǎng)網(wǎng)絡的多隔室構(gòu)造的3D生物打印

此外，封裝在具有營養(yǎng)網(wǎng)絡的生物打印大尺度構(gòu)建體（≥1 cm）中的成骨細胞和人臍靜脈內(nèi)皮細胞具有較強的細胞活性并在培養(yǎng)期內(nèi)鋪展。在組織工程化應用中，這項技術(shù)有潛力對大型組織進行生物打印并包含營養(yǎng)網(wǎng)絡，未來可在器官移植和修復中有所應用。

參考文獻：
Lei Shao, Qing Gao, et al. Synchronous 3D Bioprinting of Large-Scale Cell-Laden Constructs with Nutrient Networks[J]. Advanced Materials, 2019.