用于骨组织工程的 3D 打印海藻酸盐-羟基磷灰石气凝胶支架

与传统的2D 细胞培养技术相比，3D 细胞球体提供了更多的仿生微环境， 在许多组织工程应用中已被证明是有价值的。尽管3D 细胞培养具有受益 效应，但目前球体形成方法的可扩展性有限，对球体组织工程的临床翻译 提出了挑战。虽然最近采用的液滴微流体可以提供一个连续的生产过程， 但使用油和表面活性剂，通常低通量，以及额外的生物制造步骤的要求阻 碍了球体培养的临床翻译。在这里，使用清洁(例如，无油和无表面活性 剂) ，超高通量(例如，8.5 mL min-1,10000个球体 s-1) ，单步空气微流控 生物制造球体形成区室化水凝胶。这种新技术可以可靠地生产一维纤维， 二维平面和三维体积划分的水凝胶构造，其中每一个都允许空心球形成隔 室的明显(一)各向同性取向。在喷墨生物打印分区水凝胶中产生的球体在 成软骨行为方面优于2D 细胞培养物。此外，细胞球体可以从划分的水凝 胶中获得，并用于以自下而上的方式构建形状稳定的厘米大小的无生物材 料的活组织。因此，预计在空气中微流体生产的球形分区水凝胶可以促进 生产和使用的细胞球体的各种生物医学应用。

皮肤创伤不仅给患者带来身体上的痛苦，也给社会造成经济负担。因此，促进皮肤修复的有效方法仍然是一项挑战。具体来说，壳聚糖水凝胶是促进不同阶段伤口愈合的理想选择，同时还能减少阻碍这一过程的因素（如过度炎症和慢性伤口感染）。此外，壳聚糖水凝胶独特的生物特性使其既能用作伤口敷料，又能用作给药系统（DDS）。本研究合成了壳聚糖（CS）与[2-（甲基丙烯酰氧基）乙基]三甲基氯化铵（CS-MTAC）的接枝共聚物，CS-MTAC是一种具有良好抗菌性能的阳离子单体。研究人员证实成功合成了这种共聚物，并对其溶胀能力和吸水能力以及生物相容性和抗菌特性进行了研究。为了提高其印刷适性，共聚物与弹性蛋白（EL）、胶原蛋白（COL）以及浓度越来越高的明胶（GEL）混合。因其具有 3D 打印的潜力，我们选择了含有 6% w/v CS、4% w/w EL、4% w/w COL和 1% w/v GEL的水凝胶，并用氨蒸汽或乙醇/氢氧化钠溶液对其进行中和，然后载入左氧氟沙星。载入左氧氟沙星的CS-MTAC/EL/COL/GEL生物墨水作为伤口愈合和药物输送应用的合适候选材料的可行性已得到证实。

本研究中提出的基于主体的模型有利于展示复杂的细胞系统，包括细胞增殖、运动、细胞与环 境的相互作用（例如，ECM、邻近细胞和资源消耗）以及支架内的细胞聚集。在这项研究中，我们证 明了数学模型和计算机模拟可以用来捕捉体外动力学。这种体外和芯片研究的结合可以提高研究人员 对3D生物打印结构中细胞活动的理解，从而加速和提高优化和实验设置的准确性。所提出的硅模型是 非常有前途的，并能够进一步发展，应用于3D细胞培养使用生物打印技术在不同的生物医学应用。

血管组织工程被认为是有前途的可行的人造组织和器官的替代方案之一。采 用各种技术制造的宏观和微观空心管已被广泛研究以模拟血管。迄今为止，尺寸从 1 微米到 10 微米的仿生毛细血管的制造仍然具有挑战性。在本文中 , 通过静电纺丝来模拟毛细血管，并将芯鞘微管嵌入羧甲基纤维素/海藻酸钠水凝胶中进行生物打印。结果显示打印保真度得到改善并促进细胞附着。 管浓度和管长度对细丝尺寸和合并面积都有显着影响。具有较高微管浓度的 打印组表现出较高的微管密度，灯丝/喷嘴尺寸比以及打印/设计的网格面积 比接近100%。在体外实验中，微管不仅与人脐静脉内皮细胞相容，而且还提 供了微地形线索， 以促进三维空间中的细胞增殖和形态发生。总之，我们小 组制造的微管具有用于血管化软组织支架生物打印的潜力。