喬治華盛頓大學3D打印用于血管化骨組織再生

供稿人：嚴峻騰，連芩 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

足夠的血管網絡的發(fā)展對于成功構建再生醫(yī)學的組織結構至關重要，因為血管化對于執(zhí)行組織的新陳代謝功能至關重要，如營養(yǎng)物質的運輸和廢物的清除。近年來，3D打印血管化骨骼的努力得到了實質性的關注，因為骨骼疾病和缺陷對社會上的老一輩人有明顯的影響。然而，傳統(tǒng)的和以前的3D打印骨研究一直受到難以獲得納米級幾何精度的困擾，這些幾何精度是概括自然骨的不同特征所必需的。

喬治華盛頓大學-機械和航空航天工程系Lijie Grace Zhang教授的團隊采用簡單立體刻印(SL)和融合沉積建模(FDM) 3D打印系統(tǒng)，開發(fā)了具有可灌注、內皮化血管通道的仿生納米骨組織結構。利用FDM打印的聚乙烯醇(PVA)犧牲模板，在SL打印的骨支架內創(chuàng)建可灌注血管通道。在構建的結構中，骨組織是通過人骨髓間充質干細胞(HMSCs)的成骨分化形成的，在人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)灌注后，通過內皮化血管通道的血管生成，形成了不同的毛細血管。此外，該團隊還在生理相關的培養(yǎng)條件下對所制造的構建物進行了評估，以預測植入人體后的組織發(fā)育情況。實驗結果表明，定制的生物反應器與hMSC-HUVEC共培養(yǎng)系統(tǒng)可促進血管網的形成和支架的成骨成熟，觀察時間長達20天。

該項試驗能夠有效地設計出一種可行、方便、可定制的血管化骨支架，具有理想的機械性能和生物功能。此外，因有助于改善和增強hMSC的生長、成骨分化、血管生成和血管生成，本研究為再生醫(yī)學和生物醫(yī)學應用領域的研究提供了一個很有前景的平臺。

圖1：動態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)的示意圖

圖2：后3天(c)和7天(d) HUVECs的F-actin染色共聚焦圖像

圖3：打印支架示意圖

參考文獻：
1.Sung Yun Hann, Lijie Grace Zhang, et al. Dual 3D Printing for Vascularized Bone Tissue Regeneration. Acta Biomater 2021 Mar 15;123