浙江大学：同步3D生物打印带有营养网络的大尺度细胞构建体

供稿人:王慧超，连芩
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

3D生物打印制造大尺度组织或器官时，如何维持组织结构中细胞有充足的营养物质和氧气供应是一项重大挑战，在打印时预先建立营养网络是组织工程化厚组织制造的有效方法。

近日，浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室研究人员提出了一种新的方法来生物打印具有营养网络的大尺度组织结构。研究人员开发了一种特殊的喷嘴，它可以在一根细丝中同时打印生物墨水（GelMA）和牺牲墨水（明胶），如图1所示。

图1 直接生物打印营养网络，并将营养网络和充满细胞结构体进行同步生物打印

由于明胶可逆热交联性质，在其打印完成后可被溶解掉，而GelMA由于其不可逆光交联性质可以维持结构的稳定，形成营养网络，来促进氧气、营养物质和废料的扩散，从而促进细胞活性和功能组织的生成。装载细胞的生物墨水和牺牲墨水同时打印可以促进彼此的可打印性以维持稳定结构，因此可以轻松地打印带有营养网络的复杂的带细胞的柔性结构，也可以使用单个挤出系统制造复杂的异构结构，如图2和图3所示。

图2 生物打印制造具有营养网络的复杂结构体：实心鼻子和骨结构

图3 具有营养网络的多隔室构造的3D生物打印

此外，封装在具有营养网络的生物打印大尺度构建体（≥1 cm）中的成骨细胞和人脐静脉内皮细胞具有较强的细胞活性并在培养期内铺展。在组织工程化应用中，这项技术有潜力对大型组织进行生物打印并包含营养网络，未来可在器官移植和修复中有所应用。

参考文献：
Lei Shao, Qing Gao, et al. Synchronous 3D Bioprinting of Large-Scale Cell-Laden Constructs with Nutrient Networks[J]. Advanced Materials, 2019.