《AMT》：磁力驅(qū)動GelMA基支架以生成復(fù)雜生物打印組織

來源：EngineeringForLife

近年來，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D生物打印引起了特別的關(guān)注，并已在牙科、制藥技術(shù)、醫(yī)療設(shè)備和組織/器官工程等多個領(lǐng)域進(jìn)行了探索。然而，它仍然面臨著由于打印時間延長導(dǎo)致細(xì)胞活力下降和難以保持打印形狀等重大挑戰(zhàn)。4D生物打印方法基于3D生物打印后刺激時受控的形狀轉(zhuǎn)變，是一種有前途的創(chuàng)新方法，可以克服這些困難。

鑒于此，加茲大學(xué)Gokhan Demirel等通過在聚合物磁致動器上對基于GelMA的C2C12小鼠成肌細(xì)胞生物墨水進(jìn)行3D生物打印，證明了骨骼肌組織樣復(fù)合結(jié)構(gòu)的生成，該致動器可在磁場下實(shí)現(xiàn)按需形狀轉(zhuǎn)換（即滾動運(yùn)動），并且生物打印支架以展開（打開作為對照）和卷起形式使用。

本文要點(diǎn)：

（1）作者通過甲基丙烯酸酯化反應(yīng)(GelMA)使明膠具有光交聯(lián)性，并通過與海藻酸鹽混合來控制其粘度，隨后通過海藻酸鹽裂解酶處理去除海藻酸鹽，從而可以微調(diào)生物墨水的可打印性以及細(xì)胞活力。

（2）分化不僅取決于高細(xì)胞群密度，還取決于狹窄區(qū)域內(nèi)的限制。在初始細(xì)胞群相對較少的圖案上觀察到更多肌管狀結(jié)構(gòu)意味著狹窄區(qū)域內(nèi)的空間限制和細(xì)胞間相互作用顯著促進(jìn)肌管形成。

（3）作者引入了一種獨(dú)特的方法，將四維(4D)概念融入GelMA支架，開發(fā)了磁響應(yīng)平臺，能夠在3D打印后誘導(dǎo)非侵入性形狀轉(zhuǎn)變。并且，作者通過改變磁場來操縱支架的幾何結(jié)構(gòu)，成功制造出一種卷曲結(jié)構(gòu)，模仿天然肌肉組織中的分層結(jié)構(gòu)。GelMA支架的這種動態(tài)行為為組織工程方法提供了額外的控制和功能，可實(shí)現(xiàn)在卷曲結(jié)構(gòu)內(nèi)排列和組織細(xì)胞，從而創(chuàng)造有利于細(xì)胞間相互作用和組織分化的環(huán)境。   



總之，這項研究中展示的磁驅(qū)動可以設(shè)計為可重復(fù)的自切換系統(tǒng)，以非侵入方式改變形狀，從而可用于機(jī)械傳導(dǎo)研究。并且，對這一概念的進(jìn)一步探索可能導(dǎo)致制造更復(fù)雜和功能更強(qiáng)大的組織結(jié)構(gòu)，最終推動再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。



文章來源：

https://doi.org/10.1002/admt.202400119