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BIONOVA X 3D生物打印機在構建中的應用之血管模型

瀏覽次數:284 發布日期:2025-4-7  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
六、血管結構模型(Vasculature)
Direct 3D Bioprinting of Prevascularized Tissue Constructs with Complex Microarchitecture
復雜微結構預血管化組織構建的直接3D生物打印

文章主要介紹了一種基于快速3D生物打印技術構建復雜微結構的預血管化組織模型。:
背景
組織工程在再生醫學中發揮著重要作用,特別是在開發人工器官方面。血管網絡的形成是支持大規模、高代謝組織存活的關鍵。然而,傳統的組織工程方法在構建復雜的血管化組織方面面臨挑戰,尤其是構建能夠在移植后迅速與宿主循環系統對接的預血管化組織。

3D生物打印技術的應用
文章中采用了微尺度連續光學生物打印技術(mCOB),這是一種基于數字光處理(DLP)的快速3D生物打印方法。該技術通過投射紫外光進行光聚合反應,不需要犧牲性材料或灌流步驟,直接將內皮細胞和基質細胞封裝到水凝膠中,并形成預先設計的血管網絡。

打印過程
生物墨水與材料:使用的主要材料為甲基丙烯酸化透明質酸(GM-HA)和明膠甲基丙烯酸酯(GelMA)。這些材料兼具生物相容性和可調的機械性能,能夠支持細胞的生長與血管化。

模型設計:設計了三種數字面罩用于打印不同寬度的血管通道,模擬血管網絡的分支結構。通過這種方法,研究人員成功打印出具有不同通道寬度(50到250微米)的組織模型,同時精確控制了細胞的分布。

細胞封裝與生物學驗證
細胞封裝:內皮細胞(HUVECs)與基質細胞(10T1/2)被直接封裝到設計的血管通道中,形成類似血管的結構。在體外培養一周后,通過免疫熒光染色觀察到內皮細胞在通道壁上形成了管腔樣結構。

細胞存活率:在打印后的第1、3、7天進行細胞存活率測試,結果顯示細胞存活率超過85%,表明該打印技術具有高度的生物相容性。

模型的體內驗證
為了驗證預血管化組織在體內的血管網絡形成,研究人員將打印的組織移植到小鼠皮下。兩周后,預血管化組織展示了與宿主循環系統的對接(吻合),形成了功能性血管網絡,而非預血管化組織的血管化程度顯著較低。

總結
這篇文章通過mCOB 3D生物打印技術,成功構建了具有復雜微結構的預血管化組織模型。該技術不僅加快了組織工程的構建速度,還提高了模型的可擴展性和復雜結構的打印精度,展示了在未來再生醫學和器官移植中的巨大潛力。

文章主要介紹了一種基于快速3D生物打印技術構建復雜微結構的預血管化組織模型。:

背景
組織工程在再生醫學中發揮著重要作用,特別是在開發人工器官方面。血管網絡的形成是支持大規模、高代謝組織存活的關鍵。然而,傳統的組織工程方法在構建復雜的血管化組織方面面臨挑戰,尤其是構建能夠在移植后迅速與宿主循環系統對接的預血管化組織。

3D生物打印技術的應用
文章中采用了微尺度連續光學生物打印技術(mCOB),這是一種基于數字光處理(DLP)的快速3D生物打印方法。該技術通過投射紫外光進行光聚合反應,不需要犧牲性材料或灌流步驟,直接將內皮細胞和基質細胞封裝到水凝膠中,并形成預先設計的血管網絡。

打印過程

  • 生物墨水與材料:使用的主要材料為甲基丙烯酸化透明質酸(GM-HA)和明膠甲基丙烯酸酯(GelMA)。這些材料兼具生物相容性和可調的機械性能,能夠支持細胞的生長與血管化。
  • 模型設計:設計了三種數字面罩用于打印不同寬度的血管通道,模擬血管網絡的分支結構。通過這種方法,研究人員成功打印出具有不同通道寬度(50到250微米)的組織模型,同時精確控制了細胞的分布。

細胞封裝與生物學驗證

  • 細胞封裝:內皮細胞(HUVECs)與基質細胞(10T1/2)被直接封裝到設計的血管通道中,形成類似血管的結構。在體外培養一周后,通過免疫熒光染色觀察到內皮細胞在通道壁上形成了管腔樣結構。
  • 細胞存活率:在打印后的第1、3、7天進行細胞存活率測試,結果顯示細胞存活率超過85%,表明該打印技術具有高度的生物相容性。

模型的體內驗證
為了驗證預血管化組織在體內的血管網絡形成,研究人員將打印的組織移植到小鼠皮下。兩周后,預血管化組織展示了與宿主循環系統的對接(吻合),形成了功能性血管網絡,而非預血管化組織的血管化程度顯著較低。

總結
這篇文章通過mCOB 3D生物打印技術,成功構建了具有復雜微結構的預血管化組織模型。該技術不僅加快了組織工程的構建速度,還提高了模型的可擴展性和復雜結構的打印精度,展示了在未來再生醫學和器官移植中的巨大潛力。
 

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