新型快速降解水凝膠！支持微組織3D生物打印

來源： EFL生物3D打印與生物制造

近年來，使用細胞球體、微組織和類器官作為生物構建模塊用于工程化功能組織和器官的研究逐漸增加。這些微組織通常通過細胞聚集體自組裝及隨后組織特異性細胞外基質（ECM）沉積形成。使用微組織的生物制造和3D生物打印策略需要開發(fā)支持性水凝膠和生物墨水，以在三維空間中對生物構建模塊進行空間定位，從而實現(xiàn)幾何定義的組織工程。

近日，來自愛爾蘭都柏林圣三一大學的Daniel J. Kelly教授團隊進行了快速降解水凝膠支持軟骨微組織生物制造和3D生物打印的相關研究。成果以“Rapidly Degrading Hydrogels to Support Biofabrication and 3D Bioprinting Using Cartilage Microtissues”為題于09月06日發(fā)表在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上。   

         

本文要點：

（1）本文之前研究證明通過使用3D打印聚合物支架（如聚己內酯（PCL））來引導微組織融合以及后續(xù)細胞外基質（ECM）生產，可以工程化功能性軟骨。然而，該策略缺點是PCL在體內降解緩慢，并且植入可能導致纖維化。氧化海藻酸鹽（OA）水凝膠作為快速降解水凝膠在體外會完全降解。并且可支持間充質干細胞（MSC）軟骨生成，并且可以用作細胞懸液噴墨打印的臨時支持水凝膠。因此，本研究的目標是通過將多個軟骨微組織結合在一種快速降解的氧化海藻酸鹽（OA）支持性水凝膠中，在動態(tài)培養(yǎng)條件下維持構建模塊，從而工程化擴大幾何定義軟骨移植物的規(guī)模。

（2）本文將軟骨微組織分別獨立培養(yǎng)2天或4天，然后在有或沒有支持性OA水凝膠的情況下進行結合。在靜態(tài)培養(yǎng)6周期間，獨立培養(yǎng)2天的微組織工程化構建物產生的糖胺聚糖（GAGs）含量高于培養(yǎng)4天的構建物。組織學分析顯示，使用支持性OA水凝膠生成的構建物中GAGs表達高，鈣沉積染色陰性。在有支持性凝膠的情況下，物理收縮較少。然而，個別微組織殘留明顯，表明即使在快速降解的水凝膠存在下，也可能延遲微組織的融合和重塑。   

（3）本文評估了在OA基生物墨水中3D生物打印軟骨微組織的可行性。觀察到微組織在擠出式生物打印后仍然保持活性，并且在48小時后能夠融合，特別是在使用高密度微組織情況下，最終生成富含GAGs且鈣沉積陰性的軟骨組織。因此，本研究支持在使用微組織作為生物構建模塊的多種生物制造和3D生物打印平臺中，使用OA作為支持性水凝膠/生物墨水的應用。

文章來源：
https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.4c00819