4月26日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所退行性中心研究員阮長順團隊在《自然—通訊》上發(fā)表最新研究成果。

研究團隊受到心臟搏動泵血的啟發(fā)，提出了一種力學(xué)輔助的“生物3D打印＋”新策略。首先，他們結(jié)合3D打印技術(shù)構(gòu)建了具有力學(xué)響應(yīng)、大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中空纖維水凝膠支架（HHS），然后利用支架力學(xué)響應(yīng)性能實現(xiàn)細(xì)胞快速、均勻、精準(zhǔn)及友好地加載?；谠摬呗运@得的細(xì)胞負(fù)載支架，有效地促進(jìn)了難愈合骨缺損的修復(fù)與功能重建。

該策略有效解決了當(dāng)前擠出式生物3D打印過程中，如何平衡細(xì)胞活性和支架力學(xué)穩(wěn)定性方面的難題，既可保證3D打印技術(shù)的精準(zhǔn)度，還能維持負(fù)載細(xì)胞的高存活率，為組織工程與再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供新思路。

在該研究中，團隊采用同軸針頭且在沒有支撐條件下，以“一步法”3D打印技術(shù)成功構(gòu)建了結(jié)構(gòu)高度可調(diào)的中空水凝膠支架，該支架在壓縮應(yīng)變達(dá)80%下可以快速恢復(fù)，并且壓縮循環(huán)1萬次后仍能保持完整的結(jié)構(gòu)。

此外，該支架具有力學(xué)響應(yīng)性，通過壓縮應(yīng)變、循環(huán)次數(shù)可以實現(xiàn)對其響應(yīng)行為的調(diào)控。HHS在力學(xué)刺激下可以實現(xiàn)細(xì)胞的快速、精準(zhǔn)和分區(qū)負(fù)載。與靜態(tài)條件下相比，HHS負(fù)載細(xì)胞數(shù)量提高了13倍。

該研究提出的“生物3D打印＋”策略突破了生物3D打印受限于生物墨水無法構(gòu)建兼具無損細(xì)胞和優(yōu)異力學(xué)性能的水凝膠支架。作為概念驗證，負(fù)載細(xì)胞的HHS在修復(fù)大鼠節(jié)段性和骨質(zhì)疏松骨缺損方面顯示出了增強的再生能力，有望為組織再生領(lǐng)域和細(xì)胞治療提供新的途徑。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48023-8

來源：《自然—通訊》、《中國科學(xué)報》