3D生物打印技术可控制细胞生长方向

三维生物打印技术是一种可以创造出仿自然组织的工程支架的方法，但控制这些工程支架内的细胞组织用于再生应用是一个复杂和具有挑战性的过程。

细胞组织在空间分布和排列方面往往是高度有序的，因此用于组织工程的生物工程细胞支架必须与这种方向密切相关，以便能够像天然组织一样发挥作用。

2021年5月25日，南极熊获悉，在AIP出版的《AppliedPhysics Reviews》中，一个国际研究小组介绍了一种通过多喷头生物打印的方法在沉积的水凝胶纤维内诱导细胞取向的方法。

△多喷头生物打印具有仿生结构的水凝胶纤维

这个团队使用静态混合来制造由不同水凝胶的密集微丝组成的条纹水凝胶纤维。在这种结构中，一些间隔为细胞增殖提供了有利的环境，而其他间隔则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印刷纤维可以迅速组织细胞，使工程组织更快地成熟。

研究的共同作者康涅狄格大学卫生学院生物工程系副教授Ali Tamayol说："这种策略在两个原则上起作用，拓扑结构的形成是基于喷嘴内流体的设计和两个独立前体的控制性混合。交联后，两种材料的界面作为三维表面，为封装在细胞容许隔间内的细胞提供地形线索"。

基于挤压的生物打印是最广泛使用的生物打印方法。在基于挤压的生物打印中，打印的纤维通常有几百微米大小，细胞的方向是随机的，因此非常需要一种为这些纤维内的细胞提供地形线索的技术来诱导它们的组织有序。

传统的挤压式生物打印技术在挤压细丝的过程中也存在着对细胞施加高剪切应力的问题。但所提出的技术的细尺度特征是被动的，不会影响到打印过程的其他参数。

据该团队称，为了诱导生成细胞组织，基于挤压的3D生物打印支架应该由非常精细的长丝制成。

Tamayol对外表示："这使得该过程具有挑战性，并限制了其生物相容性和可使用的材料数量，但通过这种策略，较大的丝线仍能指导细胞组织。这种生物打印技术能够生产类似生物组织结构的形态特征，精度与细胞尺寸相当，以控制细胞行为并形成仿生结构。而且它显示了构造工程纤维组织的巨大潜力，如骨骼肌肉、肌腱和韧带。“