3D生物打印技术让人造细胞具有了方向感

《应用物理评论》(Applied Physics Reviews)上，一个国际研究团队描述了他们通过一种称为多室生物打印的方法，在沉积的水凝胶纤维中指导细胞取向。

　　

 

   

生物制造的多室水凝胶纤维形成多尺度的仿生结构。

3D生物打印技术可以制造出模仿自然组织的工程支架。为了再生应用，控制这些工程支架中的细胞组织是一个复杂而富有挑战性的过程。

细胞组织在空间分布和排列上趋向于高度有序，因此用于组织工程应用的生物工程细胞支架必须非常接近这种取向，才能像自然组织一样发挥作用。

在《应用物理评论》(Applied Physics Reviews)杂志上，一个国际研究团队描述了他们通过一种称为多室生物打印的方法，在沉积的水凝胶纤维中指导细胞取向。

该团队使用静态混合来制造条纹水凝胶纤维，这些纤维是由不同水凝胶的微丝填充而成的。在这种结构中，一些隔间为细胞的增殖提供了有利的环境，而其他隔间作为形态学线索，指导细胞排列。具有微尺度拓扑结构的毫米级打印纤维可以快速组织细胞，使工程组织更快成熟。

康州大学健康分校生物工程副教授Ali Tamayol是该研究的合著者，他说:“这个策略基于两个原则。地形的形成是基于喷嘴内流体的设计和两种不同前驱体的可控混合。交联后，两种材料的界面作为三维表面，为包裹在细胞许可室中的细胞提供地形线索。”

基于挤压的生物打印是应用最广泛的生物打印方法。在以挤压为基础的生物打印中，打印出的纤维通常有几百微米大小，细胞随机定向，因此，为这些纤维内的细胞提供地形线索来指导其组织的技术是非常理想的。

传统的挤压生物打印技术在挤压细丝的过程中也会受到高剪切应力的影响。但该技术的精细尺度特征是被动的，不影响印刷过程的其他参数。

根据该团队的说法，为了指导细胞组织，基于挤压的3D生物打印支架应该由非常细的纤维制成。

Tamayol说:“这使得该过程具有挑战性，并限制了其生物相容性和可用材料的数量，但采用我们的新策略，更大的纤维仍然可以指导细胞组织。”

Tamayol说，这种生物打印技术“能够产生组织结构的形态特征，分辨率达到与细胞尺寸相当的大小，从而控制细胞行为，形成仿生结构。而且它显示了在骨骼肌、肌腱和韧带等纤维组织工程方面的巨大潜力。”

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Controlling cellular organization in bioprinting through designed 3D microcompartmentalization