干细胞3D生物打印在医疗应用中大有可为,但高效生物墨水的开发仍是一项挑战。最近,动态交联水凝胶的出现推动了这一领域的发展,从而获得了自愈合材料。然而,还需要更先进的生物墨水,以显示最佳的胶凝动力学、粘弹性、剪切稀化特性、结构保真度,并能足够长时间地保持打印结构,使新组织成熟。本文介绍了一种基于细胞外基质的新型人间质干细胞(hMSCs)生物墨水。用半胱氨酸和醛官能团修饰透明质酸(HA),形成二硫化物和噻唑烷产物双重交联的水凝胶。研究表明,这种交联
大大提高了水凝胶的稳定性和生物特性。这种生物墨水具有快速凝胶化动力学、剪切稀化和形状保持特性,打印后细胞存活率高,干性标志物(OCT3/4 和 NANOG)增加了 2 倍以上,并支持细胞增殖和迁移。二硫化物交联有助于自愈合和细胞迁移,而噻唑烷交联则缩短了凝胶化时间,提高了长期稳定性,并支持细胞增殖。总之,基于 HA 的生物墨水满足了成功三维打印干细胞的要求,为细胞治疗和再生医学提供了一种前景广阔的解决方案。
3D生物打印技术通过模仿原生组织结构对细胞组织进行 时空控制,推动了组织工程领域的发展。[1,2]为成功配制生物 墨水,水凝胶必须显示:a)最佳粘弹性和剪切减薄性能;b) 最佳加工窗口,凝胶在通过喷嘴时会交联而不会堵塞;c)对 封装细胞的毒性有限;d)防止损伤,即尽量减少细胞从表面 分离后和交联之前的细胞死亡,因为这是细胞特别容易受到压 力和损伤的关键时期;E)透明度,特别是当使用成像技术, 如显微镜来可视化打印结构时。最常见的生物墨水成分是含有 甲基丙烯酸明胶(GelMA)的复合材料,这种材料可进行紫外 线交联,或使用含海藻酸的凝胶促进 Ca2+介导的交联,从而成 功履行这些重要义务。另一方面,Ca2+ 离子交联不适合长期培 养,因为这些键在生物环境中不稳定,会导致凝胶溶解。[5]Ca2 + 作为一一种重要的信号分子,也会改变干细胞的生物特性。[6] 最近,开发出了几种非紫外线和非Ca2+ 生物墨水制造策略,[7]然 而,目前亟需开发出对细胞温和且用途广泛的新交联策略,以 轻松适应用于细胞治疗的不同生物墨水成分。
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