瑞士苏黎世联邦理工学院Marcy Zenobi‐Wong课题组在AFM|生物3D打印软骨性耳廓

近期，瑞士苏黎世联邦理工学院Marcy Zenobi‐Wong课题组在Advanced Functional Materials上发表了题为“Bioprinting of Cartilaginous Auricular Constructs Utilizing an Enzymatically Crosslinkable Bioink”的文章。

摘要：功能组织的生物打印可以克服组织短缺的问题，并可以对治疗做出更快的反应。然而，尽管最近在生物打印方面取得了进展，并且其以精确的3D方式定位细胞和生物材料的出色能力，但由于构建体未充分成熟到功能组织中，其成功受到了限制。在这里，提出了一种基于因子XIII激活级联的新型钙触发酶交联（CTEC）机制，用于生物墨水，并将其用于软骨构造的生物制造。透明质酸转谷氨酰胺酶（HA‐TG）是一种酶学上可交联的材料，显示出优异的软骨形成特性，并为CTEC生物墨水奠定了基础。生物墨水通过新软骨形成和高达400 kPa的结构硬化来支持组织成熟。生物打印的构建体在体内保持稳定24周，而生物打印的耳廓构建体转化为软骨移植物。当前研究的主要局限性在于胶原蛋白I的沉积，表明其趋向于纤维软骨而不是弹性软骨。因此，将成熟过程转向弹性软骨将是必不可少的，以便使已开发的生物墨水为小眼症患者提供新颖的组织工程疗法。CTEC生物打印技术进一步开放了可酶交联的生物聚合物及其模块性以支持多种组织的使用。表明朝着纤维软骨而不是弹性软骨的方向成熟。因此，将成熟过程转向弹性软骨将是必不可少的，以便使已开发的生物墨水为小眼症患者提供新颖的组织工程疗法。CTEC生物打印技术进一步开放了可酶交联的生物聚合物及其模块性以支持多种组织的使用。表明朝着纤维软骨而不是弹性软骨的方向成熟。因此，将成熟过程转向弹性软骨将是必不可少的，以便使已开发的生物墨水为小眼症患者提供新颖的组织工程疗法。CTEC生物打印技术进一步开放了可酶交联的生物聚合物及其模块性以支持多种组织的使用。

墨水原理：利用FXIII的激活级联开发了一种钙触发式酶联交联（CTEC）工艺用于生物印刷。在其激活过程中，通过凝血酶裂解其激活肽，使FXIII从酶原形式转化为酶形式。随后，钙离子（Ca 2+）导致A亚基构象变化，导致载体B亚基解离，从而揭示了酶的活性中心。此过程使我们能够将酶FXIII和凝血酶混合到我们的生物墨水中，并通过Ca 2+的扩散触发印后的交联过程。作为模型的水凝胶，我们使用HA-TG，TG-PEG的基于透明质酸的变体，这表明在神经大有希望和软骨组织工程。与PEG相比，乙酰透明质酸代表了许多组织（例如结缔组织，上皮组织和神经组织）细胞外基质的关键成分，使其成为组织再生应用的理想生物聚合物。例如，作为软骨的主要成分，它参与了大型蛋白聚糖聚集体的形成，从而引起了软骨对机械负荷的独特反应。

原理图

墨水性能

打印的软骨再生

体外5周培养情况

参考文献

Philipp Fisch et al. "Bioprinting of Cartilaginous Auricular Constructs Utilizing an Enzymatically Crosslinkable Bioink"  Advanced Functional Materials 2021

https://doi.org/10.1002/adfm.202008261（点击阅读原文看英文原文）

文章来源：微信公众号  上普生物