Piuma生物納米壓痕儀測試3D打印微血管結構

近日，柏林夏里特醫(yī)學院(Charité - Universit?tsmedizin Berlin)的Georg Duda教授在《Advanced Functional Materials》雜志上發(fā)表題目為"Engineering Vascular Self-Assembly by Controlled 3D-Printed Cell Placement"的研究論文。

通過結合3D多材料生物打印和自組織來源的微血管結構，研究者開發(fā)了一種具有用于微血管形成的不同隔室：通道和侵襲區(qū)域。這是使用兩種不同的生物相容性油墨實現(xiàn)的：GelMA打印散裝材料，而使用酶降解犧牲光墨水HAMA實現(xiàn)通道。

兩種生物墨水與逐層打印方法結合，導致通道之間的侵入?yún)^(qū)域位于基底和頂部GelMA層之間的界面處。由于其有利于細胞遷移的條件，侵襲區(qū)域能夠分析受限區(qū)室中血管結構的形成以及細胞定位對細胞相互作用的影響。

塊狀生物材料甲基丙烯酸化明膠(GelMA)的特性以確保細胞間通訊和支持細胞從體中遷移的能力，同時阻止微血管結構的侵入，從而引導它們走向?qū)ｉT設計的幾何隔室。材料測試顯示，7%(w/v)GelMA 的平均模量為1.75±0.07 kPa；1.5%(w/v)甲基丙烯酸化透明質(zhì)酸(HAMA)為3.15±0.16 kPa。此外，印刷結構使用Optics11 Piuma納米壓痕裝置測量，觀察到局部剛度為2.9±1.7 kPa，在體內(nèi)特征范圍內(nèi)。應力松弛，由松弛半衰期(τ1/2)表征，值為1.7±0.4 s，在凝固骨髓和骨折血腫范圍內(nèi)，并且已被證明有助于細胞擴散。

總之，該系統(tǒng)允許通過內(nèi)皮襯里產(chǎn)生大血管通道，并通過調(diào)整生物打印設置（改變細胞位置、實體和劑量），使細胞自組裝過程形成可控的微血管結構。血管結構的形成可以通過改變支持細胞類型和位置來誘導和調(diào)節(jié)。摻入的細胞顯示出在培養(yǎng)后幾天內(nèi)形成管腔微血管結構的能力，并顯示出穩(wěn)定和成熟的跡象，以及通過血管生成和吻合形成相互連接的血管網(wǎng)絡。

得以通過設計細胞的不同空間排列來控制細胞間相互作用、遷移和增殖，從而控制形成血管結構的數(shù)量、方向、長度和分支行為，有助于研究細胞類型和空間配置如何影響宏血管和微血管結構的自組裝。這種將細胞自組裝的力量與血管形成的空間控制相結合的創(chuàng)新策略允許發(fā)展精確的血管化?？紤]到組織工程和再生療法中潛在用途的功能、復雜性和適應性，通過自組織形成血管結構應被認為優(yōu)于人工生產(chǎn)血管結構。

doi: 10.1002/adfm.202113269