《AMT》：磁力驅(qū)動GelMA基支架以生成復雜生物打印組織

來源：EngineeringForLife

近年來，復雜結構的3D生物打印引起了特別的關注，并已在牙科、制藥技術、醫(yī)療設備和組織/器官工程等多個領域進行了探索。然而，它仍然面臨著由于打印時間延長導致細胞活力下降和難以保持打印形狀等重大挑戰(zhàn)。4D生物打印方法基于3D生物打印后刺激時受控的形狀轉(zhuǎn)變，是一種有前途的創(chuàng)新方法，可以克服這些困難。

鑒于此，加茲大學Gokhan Demirel等通過在聚合物磁致動器上對基于GelMA的C2C12小鼠成肌細胞生物墨水進行3D生物打印，證明了骨骼肌組織樣復合結構的生成，該致動器可在磁場下實現(xiàn)按需形狀轉(zhuǎn)換（即滾動運動），并且生物打印支架以展開（打開作為對照）和卷起形式使用。

本文要點：

（1）作者通過甲基丙烯酸酯化反應(GelMA)使明膠具有光交聯(lián)性，并通過與海藻酸鹽混合來控制其粘度，隨后通過海藻酸鹽裂解酶處理去除海藻酸鹽，從而可以微調(diào)生物墨水的可打印性以及細胞活力。

（2）分化不僅取決于高細胞群密度，還取決于狹窄區(qū)域內(nèi)的限制。在初始細胞群相對較少的圖案上觀察到更多肌管狀結構意味著狹窄區(qū)域內(nèi)的空間限制和細胞間相互作用顯著促進肌管形成。

（3）作者引入了一種獨特的方法，將四維(4D)概念融入GelMA支架，開發(fā)了磁響應平臺，能夠在3D打印后誘導非侵入性形狀轉(zhuǎn)變。并且，作者通過改變磁場來操縱支架的幾何結構，成功制造出一種卷曲結構，模仿天然肌肉組織中的分層結構。GelMA支架的這種動態(tài)行為為組織工程方法提供了額外的控制和功能，可實現(xiàn)在卷曲結構內(nèi)排列和組織細胞，從而創(chuàng)造有利于細胞間相互作用和組織分化的環(huán)境。   



總之，這項研究中展示的磁驅(qū)動可以設計為可重復的自切換系統(tǒng)，以非侵入方式改變形狀，從而可用于機械傳導研究。并且，對這一概念的進一步探索可能導致制造更復雜和功能更強大的組織結構，最終推動再生醫(yī)學領域的發(fā)展。



文章來源：

https://doi.org/10.1002/admt.202400119