Advanced Healthcare Material: 载细胞生物3D打印,离临床产品还有多远?

生物3D打印是指将细胞及生物水凝胶及生长因子等混合成生物墨水,通过3D打印的方式实现组织/器官的体外再造。 生物3D打印可有效模拟组织/器官结构,在器官发育机制、病变机理、药物评价、再生修复等领域有众多应用。目前生物3D打印处在一个高速发展过程中,仍有很多问题有待深入研究,业界争论的焦点或者说生物3D打印被批评的一个重要观点就是生物3D打印(载细胞打印)距离临床应用太远。

这几年贺永教授团队一直在思考,何时载细胞打印能够进入临床,变成标准的产品呢?在不考虑细胞来源条件下,从临床产品视角出发,研究者总结了三个必要条件:1)包裹细胞的水凝胶材料生物性能优异,便于让包裹的细胞发育出功能;2)打印工艺简单稳定,可量化稳定制造;3)打印后的结构可长期储存,能像创可贴一样随取随用。 那什么样的结构适合作为一种临床产品来推广呢?经过再三筛选,研究者认为水凝胶纤维是一种比较可行的结构。由于纤维结构接单,易于营养交换及实现包裹细胞的功能化,其连续细长的结构特性,也方便植入治疗 。

如何实现水凝胶纤维的临床产品化?1)研究者选用高生物活性的甲基丙烯酸酐化(GelMA, Gelatin Methacrylate)水凝胶作为细胞包裹材料,在纤维上成功实现了血管类器官、毛细管新生(血管出芽)、血管化肿瘤等结构的构造,证明了GelMA载细胞结构可以高效的实现细胞的功能化;2)开发了同轴打印工艺,可稳定、大批量地制造GelMA纤维,实现载细胞纤维的量化生产;3)同时,研究者证明了制备的载细胞纤维还可通过冻存长期稳定的保存,取出后又可快速恢复功能,这样可建立一个载细胞微纤维银行,实现随取随用。 研究者相信,本工作将会为生物3D打印研究提供新视角,加速生物3D打印与临床应用的结合。相关论文发表在Advanced Healthcare Materials ( https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.201900014 )上,并于当期Inside Back Cover做简要介绍。