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西安交大李滌塵/賀健康團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.：3D打印微纖維支架引導(dǎo)高密度定向心肌組織構(gòu)建
2025-01-17  來源：高分子科技

  心肌組織持續(xù)的收縮舒張功能是人體心血管系統(tǒng)維持血液循環(huán)并為全身組織提供氧氣和營養(yǎng)的基礎(chǔ)。高密度心肌細(xì)胞的高度定向排布結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵，保障了電信號的高效傳播和心肌的同步收縮。因此，重建天然心肌的高密度細(xì)胞定向排布結(jié)構(gòu)與有效的電耦合功能，對制造功能化三維活性心肌組織意義重大。


  近期，西安交通大學(xué)李滌塵教授與賀健康教授團(tuán)隊(duì)基于自主開發(fā)的靜電打印技術(shù)設(shè)計(jì)并制造了一種具有各向異性結(jié)構(gòu)、縱向連通多孔的“InterPore”微米纖維生物支架，實(shí)現(xiàn)了具有高密度細(xì)胞定向排列的活性心肌組織制造。微米纖維支架中相互連接的多孔能夠動(dòng)態(tài)地、細(xì)胞介導(dǎo)地重塑纖維蛋白水凝膠，從而形成連續(xù)且機(jī)械穩(wěn)定的高密度定向細(xì)胞束。與具有網(wǎng)格式獨(dú)立孔的支架相比，大鼠原代心肌細(xì)胞形成的定向活性心肌組織顯著促進(jìn)了電生理特性和同步收縮功能。使用多重接種策略，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了8×107個(gè)/mL的等效細(xì)胞接種密度，促進(jìn)了多細(xì)胞、血管化心肌組織的形成，并保障了組織的高活性和完整性。進(jìn)一步，使用該策略與人源干細(xì)胞誘導(dǎo)心肌細(xì)胞相結(jié)合構(gòu)建出了定向的活性源心肌組織，并隨時(shí)間推移逐漸實(shí)現(xiàn)功能成熟。這些工作證明了InterPore微米纖維支架在心肌組織工程、藥物篩選和臨床治療中的具有巨大潛力。


圖1 “InterPore”微米纖維支架設(shè)計(jì)制造與引導(dǎo)高密度細(xì)胞定向排列原理圖


圖2 “InterPore”連通的縱向多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)細(xì)胞定向連續(xù)排列


圖3 “InterPore”微米纖維支架可保障高密度定向細(xì)胞束結(jié)構(gòu)穩(wěn)定


圖4 “InterPore”支架內(nèi)細(xì)胞介導(dǎo)的纖維蛋白水凝膠各向異性重塑微觀演化過程


圖5 孔隙連接三維定向活性心肌組織的結(jié)構(gòu)特征與電生理功能


圖6 多次接種實(shí)現(xiàn)高密度、高活性和多細(xì)胞復(fù)雜組織制造


圖7 人源定向活性心肌組織制造


  相關(guān)研究成果以“Engineering Highly Aligned and Densely Populated Cardiac Muscle Bundles via Fibrin Remodeling in 3D-PrintedAnisotropic Micro?brous Lattices”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》上。西安交通大學(xué)賀健康教授為論文的通訊作者，西安交通大學(xué)毛茅研究員與韓康博士生為論文共同第一作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（52125501，52205317）支持。


  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419380


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