生物打印具有微网络流体通道的三维结构

摘要

背景:构建三维的预血管化系统,对于大尺寸、复杂三维结构组织内细胞的存活和功能表达均具有决定性作用.因此,寻找一种合适的预血管化策略已成为3D生物打印大尺寸、复杂三维组织亟待解决的问题.目的:对3D生物打印大尺寸、预血管化三维结构进行初步的探索.方法:用逆向工程软件Catia设计三维生物打印蓝图;以改装后的桌面级双喷头3D打印机为生物打印机,以聚乙烯醇为牺牲材料打印牺牲骨架;以大鼠骨髓间充质干细胞、海藻酸钠、琼脂糖和纳米纤维素溶液的混合物为细胞生物墨水.根据预先设计的参数进行生物打印,构建具有三维流体通道的组织工程三维结构体.观察打印获得的三维结构体,评价打印后及材料溶解后的细胞活性;体外培养打印获得的结构体,并用Alamar Blue试剂盒检测细胞在三维结构体中的增殖.结果与结论:利用Catia软件设计出了具有微孔的外壁及内部纵横交错的微管结构的双喷头打印模型,用该三维生物打印技术构建出具有自定义尺寸(尤其是高度)和预血管化的三维结构,结构体中细胞12 h的存活率为(95.47±0.54)％,随着体外培养时间的延长,细胞存活率下降并稳定在80％以上.随着培养时间的增加,构建体中的细胞增殖呈上升趋势.结果表明:该生物打印方法可用于通过使用各种生物水凝胶材料制造不同特性的三维结构体,在生物制造具有临床相关尺寸的预血管化的复杂组织器官方面具有潜力.