《Adv Mater》：3D打印功能性心脏组织取得重要进展！

组织工程学具有巨大的潜力，可以克服器官移植不足和药物筛选问题，并研究与生物学功能有关的分子现象，例如组织形态发生，伤口愈合和炎症反应。最近，生物打印已经成为制造复杂3D组织的先进方法之一。尽管3D生物打印具有巨大的潜力，但是当前的生物墨水和打印方法仍然存在一些缺点，这些缺点限制了打印弹性和高度血管化组织的能力。特别是由于缺乏合适的具有高可打印性、生物相容性、仿生性和适当机械性能的生物油墨。因此，完全基于3D生物打印的复杂仿生结构的制造仍然具有很大挑战性。

为了解决这些缺点，来自美国加利福尼亚大学的Sohyung Lee等人在《Advanced Materials》上发表题为“基于重组人弹性蛋白的生物墨水用于血管化软组织的3D生物打印技术”的文章。在这项工作中证明了使用重组人原弹性蛋白作为具有高度生物相容性和弹性生物墨水去制造复杂的软组织的3D打印技术的可行性。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202003915

作为该概念的证明，本文对血管化的心脏构建体进行生物打印，并在体外和体内评估其功能。打印的结构体显示出内皮细胞屏障功能和心肌细胞的自发搏动，这是体内心脏组织的重要功能。此外，打印的结构体引起的炎症反应很小，并且将其皮下植入大鼠中时体内可有效地生物降解。综上所述，这些结果证明了弹性生物墨水在打印3D功能性心脏组织中的潜力，而该3D功能性心脏组织最终可用于心脏组织的替换。

图1.GelMA / MeTro复合水凝胶的合成和力学表征示意图

图2.优化3D打印参数示意图

图3.使用MeTro / GelMA生物墨水对充满细胞的弹性结构进行3D生物打印的过程

图4.3D打印血管化心脏构建体的体外功能和体内生物相容性评估示意图

在这项工作中，首次展示了重组人原弹性蛋白与明胶结合作为3D生物打印的弹性生物墨水的用途。两种生物聚合物的协同缔合可以实现具有高细胞活力的高分辨率打印。作为制造完全3D打印的人工组织的概念的证明，对血管化的心脏组织构建体进行3D打印并在体内和体外进行表征。打印的构建体表现出内皮屏障功能和心脏细胞的自发搏动，这是体内心脏组织的重要功能。此外，打印的构建体引起的炎症反应最小，并且当在大鼠中皮下植入时显示其在体内可生物降解。综上所述，本文的结果证明了MeTro / GelMA生物墨水在打印复杂的3D功能性心脏组织中的潜力，这些组织最终可用于心脏置换技术。

展望

3D打印对于工程化整个器官具有广阔的前景，但仍然存在挑战。这些包括对生理上相关数量的细胞的需求，以及使用分级血管网络打印复杂的人类规模组织的可扩展方法。这项工作中介绍的血管化心脏构造已证明我们可以制造基友天然组织的结构和功能特性的小组织。在临床上，应通过使用相关的动物模型（例如，心肌梗塞模型）来评估充满细胞的心脏组织的治疗价值。我们设想将我们的方法与模块化组织设计相结合，将能够在临床相关规模上制造复杂的多功能组织。（文：SSC）