現(xiàn)有生物打印組織的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是由于制造和儲(chǔ)存的復(fù)雜性而難以廣泛應(yīng)用。近日，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Y. Shrike Zhang教授課題組報(bào)道了一種獨(dú)特的冷凍生物打印策略，通過結(jié)合擠出式生物打印和冷凍保存，同時(shí)制備和冷凍保存負(fù)載細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)。通過使用具有精確可控溫度的冷凍板設(shè)計(jì)以及冷凍保護(hù)生物墨水的優(yōu)化，來研究冷凍生物打印的可行性和有效性（圖 1）。有意思的是，原位冷凍過程進(jìn)一步提高了載有細(xì)胞的水凝膠生物墨水的可打印性，以實(shí)現(xiàn)打印自由形式的結(jié)構(gòu)。研究進(jìn)一步評估了生物墨水不同成分在低溫冷凍生物打印環(huán)境下對細(xì)胞活性的影響，而功能性最終通過細(xì)胞分化和雞胚離體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。該方法將對生物打印組織結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，使得其將來的應(yīng)用轉(zhuǎn)化性得以顯著提高。
圖1 用于同時(shí)制備和冷凍保存的冷凍生物打印示意圖。
該文章以“Freeform Cell-Laden Cryobioprinting for Shelf-Ready Tissue Fabrication and Storage”為題發(fā)表在《Matter》上。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、McGill大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士Hossein Ravanbakhsh，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)博士羅澤宇，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、鄭州大學(xué)訪問學(xué)者張響為論文的共同第一作者，通訊作者為哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Y. Shrike Zhang教授。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238521006135
研究者進(jìn)一步采用冷凍保護(hù)生物墨水進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用性驗(yàn)證。利用優(yōu)化好的冷凍保護(hù)生物墨水，同時(shí)使用具有精確溫度控制的冷凍板，在負(fù)載細(xì)胞的情況下可以直接在垂直方向上進(jìn)行擠出式生物打印。有趣的是，垂直冷凍生物打印使得定向冷凍成為可能，由此創(chuàng)造了包含在垂直方向上互連的微通道的結(jié)構(gòu)，也增強(qiáng)了水凝膠的機(jī)械性能。與標(biāo)準(zhǔn)水凝膠中的相同細(xì)胞相比，垂直冷凍生物打印水凝膠支架中的骨骼肌成肌細(xì)胞顯示出增強(qiáng)的細(xì)胞活力、伸展和排列形態(tài)。該方法進(jìn)一步擴(kuò)展到多材料打印，在界面組織工程中尋找潛在應(yīng)用，例如創(chuàng)建肌肉-肌腱單元和肌肉-微血管單元。這種的獨(dú)特的垂直冷凍生物打印技術(shù)在各向異性組織的組織工程、藥物發(fā)現(xiàn)和個(gè)性化治療等中將有廣泛應(yīng)用（圖2）。
圖2 垂直冷凍生物打印示意圖及其在肌肉組織工程中的應(yīng)用。
該文章以“Support Bath-Free Vertical Extrusion Cryo(bio)printing for Anisotropic Tissue Manufacturing”為題發(fā)表在《Adv. Mater.》上。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)博士羅澤宇，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、南京林業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士唐國勝 （現(xiàn)廣州醫(yī)科大學(xué)教授）為論文的共同第一作者，通訊作者為哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Y. Shrike Zhang教授。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202108931
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