Advanced Healthcare Materials特刊:生物制造模型的构成元素

毋庸置疑,3D打印技术是生物材料研究中发展最迅猛的领域之一。生物制造(biofabrication)的最终目标是构建可以应用于再生医学的组织模型。

Advanced Healthcare Materials特刊(由Jos Malda和Jürgen Goll编辑)题为:生物制造模型的构成元素,在此特刊中作者汇总了这一研究领域的最新进展。

该刊的一大特色是介绍了生物墨水(bioinks)的最新研究进展:

来自维克森林再生医学研究所(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)的Sang Jin Lee等人开发了一种新型的可光交联的、以肾特异性细胞外基质为基础的生物墨水。使用这种墨水打印的材料可以促进人肾细胞成熟和组织形成。同时,来自都柏林圣三一学院(Trinity College Dublin)的Daniel J. Kelley等人介绍了一种利用纤维功能化的软骨细胞外基质墨水,用以构建软骨组织(Fiber Reinforced Cartilage ECM Functionalized Bioinks for Functional Cartilage Tissue Engineering,DOI:10.1002/adhm.201801501)。为进一步推进熔融直写技术(melt electrowriting,MEW),来自维尔茨堡大学(University of Würzburg)的Jürgen Groll等人展示了一种具有永久性亲水性以及广谱生物活性的熔融直写支架。通过将光活化亮氨酸(photo‐leucine)共价结合到支架上,研究人员可以按照空间排列的需求将靶分子连接到支架上(Permanent Hydrophilization and Generic Bioactivation of Melt Electrowritten Scaffolds,DOI:10.1002/adhm.201801544)。

另外两项关于熔融直写技术的研究分别为:

(1)来自维尔茨堡大学(University of Würzburg)的Paul D. Dalton等人发表了题为:利用多细胞球构建片层样组织(Generation of Sheet‐Like Tissue Constructs from Multicellular Spheroids,DOI:10.1002/adhm.201801326)的论文。在这项研究中,研究人员展示了间充质干细胞在具有盒形结构的熔融直写支架空隙中向脂肪细胞分化的能力。

(2)来自乌得勒支大学(Utrecht University)的Miguel Castilho等人结合了熔融直写技术与挤出式生物打印技术,发表了题为:用于构建活组织结构的同步图案化纤维网格和生物墨水的技术(Simultaneous Micropatterning of Fibrous Meshes and Bioinks for the Fabrication of Living Tissue Constructs,DOI:10.1002/adhm.201800418)的论文。

此外,该刊还介绍了利用生物打印技术制造不同组织器官的研究进展,主要包括以下内容:

(1)肾脏与软骨组织:如上文所述。

(2)来自加州大学洛杉矶分校(University of California at Los Angeles)Ali Khademhosseini,Nureddin Ashammakhi及其同事在综述中重点介绍了生物打印技术制造骨组织。同时,来自德累斯顿工业大学 (TU Dresden)的Michael Gelinsky和Anja Lode在其题为:3D绘制双相骨支架用于生长因子递送(3D Plotted Biphasic Bone Scaffolds for Growth Factor Delivery,DOI:10.1002/adhm.201801512)的综述中也汇总了生物打印技术在制备骨组织的研究进展。

(3)Ali Khademhosseini与来自墨西哥蒙特雷的Roberto Parra‐Saldivar及其同事介绍了生物反应器用于心脏组织工程的研究进展(Bioreactors for Cardiac Tissue Engineering,DOI:10.1002/adhm.201701504)。

(4)来自华沙工业大学(Warsaw University of Technology)的Wojciech Swieszkowski等人展示了肌腱组织工程的研究近况(Tendon Tissue Engineering,DOI: 10.1002/adhm.201801218)。

(5)来自康奈尔大学(Cornell University)的Lawrence J. Bonassar等人介绍了从半月板到骨置换的研究进展(Engineer the Meniscus‐to‐Bone Insertion,DOI:10.1002/adhm.201800806)。

(6)来自浦项科技大学(Pohang University of Science and Technology,POSTECH)的Dong‐Woo Cho等人介绍了皮肤打印的最新进展:由表皮、真皮和皮下组织构成的可渗透的血管化的皮肤模拟物(Perfusable Vascularized Human Skin Equivalent Composed of Epidermis, Dermis, and Hypodermis,DOI:10.1002/adhm.201801019)。

(7)来自日本长崎的Takeshi Nagayasu等人利用 3D生物打印技术制备具有层状气管样的无支架的细胞结构用以生产气管置换物(Replacement of Rat Tracheas by Layered, Trachea‐Like, Scaffold‐Free Structures of Human Cells Using a Bio‐3D Printing System,DOI: 10.1002/adhm.201800983)。

(8)生物打印的胰岛细胞:来自卧龙岗大学(University of Wollongong)的Zhilian Yue等人开发了同轴3D打印平台用以生产包含胰岛细胞的功能性移植体(Coaxial 3D Printing Platform for Biofabrication of Implantable Islet‐Containing Constructs,DOI:10.1002/adhm.201801181)。同时,Michael Gelinsky等人聚焦于利用3D生物打印技术在海藻酸与甲基纤维素水凝胶中构建功能化的胰岛(3D Bioprinting of Functional Islets of Langerhans in an Alginate/Methylcellulose Hydrogel Blend,DOI:10.1002/adhm.201801631)。

原文链接:https://www.advancedsciencenews.com/building-blocks-for-biofabricated-models/

译者为细胞生物学在读博士研究生聂岩,主要从事干细胞与生物材料相关领域研究。

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