新型FLight生物3D打印技術(shù)助力軟骨成熟

來源：EngineeringForLife

關(guān)節(jié)軟骨組織工程移植物為修復(fù)軟骨損傷提供了一種有希望的替代方法。盡管這一領(lǐng)域目前取得了重大進(jìn)展，但設(shè)計基于軟骨細(xì)胞療法的仿生工程軟骨以匹配帶狀結(jié)構(gòu)和生化組成仍然具有挑戰(zhàn)性。脫細(xì)胞關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì) （dECM） 因其軟骨誘導(dǎo)特性而受到關(guān)注，但基于dECM 的生物墨水在機(jī)械穩(wěn)定性和可打印性方面仍然存在局限性。

鑒于此，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的Marcy Zenobi-Wong團(tuán)隊提出了一種基于酪氨酸交聯(lián)機(jī)制的快速光生物打印策略，該方法不需要對dECM進(jìn)行化學(xué)修飾，從而保留了其天然結(jié)構(gòu)和生物活性。將光響應(yīng)性樹脂與絲狀光（FLight）生物制造技術(shù)相結(jié)合，可以構(gòu)建出由高度對齊的微絲組成的細(xì)胞、多孔和各向異性dECM支架。   

本文要點：
（1）作者采用生物相關(guān)樹脂（例如透明質(zhì)酸（HA）、關(guān)節(jié)軟骨dECM和Col I）通過FLight生物制造技術(shù)成功地構(gòu)建出載細(xì)胞的各向異性水凝膠，這種創(chuàng)新的技術(shù)能夠以高分辨率精確打印具有挑戰(zhàn)性的生物支架，同時減輕免疫反應(yīng)。
（2）其次，作者強(qiáng)調(diào)了研究早期細(xì)胞-生物材料相互作用的重要性，包括細(xì)胞形態(tài)的變化和新生的細(xì)胞外基質(zhì)沉積，這些變化會顯著影響組織的成熟。值得注意的是，作者證明了初始細(xì)長的細(xì)胞形態(tài)并不決定產(chǎn)生的基質(zhì)類型。無論初始細(xì)胞形狀如何，當(dāng)封裝在含有關(guān)節(jié)軟骨dECM中并在軟骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，干細(xì)胞沉積了更多的Col II而非Col I，并產(chǎn)生大量的糖胺聚糖（GAG）。此外，作者發(fā)現(xiàn)與HA或Col I相比，關(guān)節(jié)軟骨dECM的存在對防止軟骨肥大具有輕微的貢獻(xiàn)作用。   
（3）最后，本研究結(jié)果表明，與塊體水凝膠相比，使用FLight生物技術(shù)制造的水凝膠能夠更好地定位產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)，并且采用L-dECM打印的各向異性水凝膠能夠增加軟骨組織的機(jī)械性能、GAG 產(chǎn)生和Col II沉積，使其更接近天然軟骨組織的組成、結(jié)構(gòu)和生物物理特性。

總之，作者展示了使用含有關(guān)節(jié)軟骨dECM 和Col I的生物樹脂能夠在幾秒鐘內(nèi)以高分辨率打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可能性，為優(yōu)化軟骨組織工程和推進(jìn)再生方法提供了重要的見解。

參考資料：
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ad9cc2