喬治華盛頓大學(xué)3D打印用于血管化骨組織再生

供稿人：嚴(yán)峻騰，連芩 供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

足夠的血管網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)于成功構(gòu)建再生醫(yī)學(xué)的組織結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，因?yàn)檠�管化�?duì)于執(zhí)行組織的新陳代謝功能至關(guān)重要，如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和廢物的清除。近年來(lái)，3D打印血管化骨骼的努力得到了實(shí)質(zhì)性的關(guān)注，因?yàn)楣趋兰膊『腿毕輰?duì)社會(huì)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(jí)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(xué)-機(jī)械和航空航天工程系Lijie Grace Zhang教授的團(tuán)隊(duì)采用簡(jiǎn)單立體刻印(SL)和融合沉積建模(FDM) 3D打印系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了具有可灌注、內(nèi)皮化血管通道的仿生納米骨組織結(jié)構(gòu)。利用FDM打印的聚乙烯醇(PVA)犧牲模板，在SL打印的骨支架內(nèi)創(chuàng)建可灌注血管通道。在構(gòu)建的結(jié)構(gòu)中，骨組織是通過(guò)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(HMSCs)的成骨分化形成的，在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)灌注后，通過(guò)內(nèi)皮化血管通道的血管生成，形成了不同的毛細(xì)血管。此外，該團(tuán)隊(duì)還在生理相關(guān)的培養(yǎng)條件下對(duì)所制造的構(gòu)建物進(jìn)行了評(píng)估，以預(yù)測(cè)植入人體后的組織發(fā)育情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，定制的生物反應(yīng)器與hMSC-HUVEC共培養(yǎng)系統(tǒng)可促進(jìn)血管網(wǎng)的形成和支架的成骨成熟，觀察時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20天。

該項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У卦O(shè)計(jì)出一種可行、方便、可定制的血管化骨支架，具有理想的機(jī)械性能和生物功能。此外，因有助于改善和增強(qiáng)hMSC的生長(zhǎng)、成骨分化、血管生成和血管生成，本研究為再生醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的研究提供了一個(gè)很有前景的平臺(tái)。

圖1：動(dòng)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(xiàn)：
1.Sung Yun Hann, Lijie Grace Zhang, et al. Dual 3D Printing for Vascularized Bone Tissue Regeneration. Acta Biomater 2021 Mar 15;123