基于同轴流技术的肝组织生物3D打印研究

生物三维打印为医疗领域提供全新的技术可能,可广泛应用于制造人工组织和器官。人工组织的功能和尺寸大小受限于组织的血管化,可利用同轴流挤出系统制造封装肝细胞的中空细丝,结合生物3D打印系统,叠层制造含微通道网络的肝组织。首先搭建集成化的同轴流生物3D打印系统,研究材料挤出速率、材料浓度等参数对中空细丝尺寸及出丝速度的影响;然后以肝细胞株C3A为材料,打印含多层管网机构的仿生肝组织;最后,对含微通道的肝组织进行分组培养,利用细胞活死染色法检测第24、48、72 h肝细胞在灌流组和非灌流组中的细胞存活率。实验表明,同轴流3D打印的组织,中空细丝之间有效融合,支架内部的立体微通道网络完整;打印过程对肝细胞损伤较小,中空细丝中的肝细胞存活率达90%以上;灌流组和非灌流组在培养72 h后,细胞存活率有显著的差异,证明对微通道灌流可以促进组织内部的物质交换,提高微通道周围肝细胞的存活率。研究提出打印方法和灌流系统,为人工组织的血管化以及培养方式提供全新的思路。     

基于3D打印的Ⅰ型胶原涂覆β-TCP骨组织工程支架研究

根据骨缺损形态构建个性化的组织工程支架在骨组织工程应用中有巨大需求。基于3D打印技术制备个性化的I型胶原涂覆的β-磷酸三钙(β-TCP)骨支架。通过比较0/90°、0/60°、0/45°的填充角度,0.10、0.25、0.50 mg/m L涂覆胶原的浓度对β-TCP支架孔径、孔隙率、力学性能的影响,选定最优填充角度为0/90°及最佳涂覆胶原的浓度为0.50 mg/m L的β-TCP/胶原支架。所得支架能准确地再现设计的三维模型,具有多级孔结构,大孔平均直径为315μm,微孔直径为3~5μm,孔隙率为84%。β-TCP/胶原支架的抗压能力为(12.29±0.88)MPa,压缩弹性模量为(116.74±27.75)MPa,与成人松质骨相似。体外大鼠骨髓间充质干细胞(m BMSCs)支架培养实验结果显示,涂覆胶原的支架具有更好的生物相容性,能有效促进m BMSCs的粘附增殖,β-TCP/胶原支架上细胞具有更高的碱性磷酸酶(ALP)活性和Collagen-I、BSP相关成骨基因的表达。研究结果显示,3D打印制备的I型胶原涂覆的β-TCP支架具有匹配的外形,良好可控的孔隙率,对m BMSCs有良好成骨活性,为骨组织支架在临床上应用提供新的技术。