网膜包裹组织工程移植物构建复层结构的膀胱补片

目的:利用网膜包裹膀胱脱细胞基质(bladder acellular matrix,BAM)复合多种细胞的组织工程移植物构建复层结构且血管化丰富的组织工程膀胱补片。方法:将体外扩增培养的兔骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)、膀胱平滑肌细胞、膀胱上皮细胞分别以1.0×106个/mL先后种植于制备的BAM上,培养10 d后制作成膀胱上皮细胞-平滑肌细胞-BMSCs-BAM组织工程膀胱补片;实验组将组织工程膀胱补片包裹在硅胶导管上植入兔网膜间培养,对照组单纯将BAM补片包裹在硅胶导管上植入兔网膜间培养,2组分别于4周和8周后取材行免疫组化,采用CKAE1/AE3抗体检测上皮层,α-SMA抗体检测平滑肌层及CD31抗体检测血管生成情况。结果:4周后,实验组膀胱补片有上皮层和平滑肌层形成,且内部有明显的新生血管,CKAE1/AE3、α-SMA及CD31表达阳性;8周后,实验组上皮层及平滑肌层增厚,血管增多增粗。对照组BAM补片仅有微小血管形成,无上皮层和平滑肌层形成。结论:将膀胱上皮细胞、平滑肌细胞和BMSCs与BAM复合后行体内网膜包裹培养,可构建复层结构且血管化丰富的组织工程膀胱补片。

甲基丙烯酸酐化明胶-甲壳素纳米晶须生物墨水的特性和3D打印效果

目的探讨由甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)和甲壳素纳米晶须(ChiNC)组成的混合生物墨水的物理特征、生物相容性,以及3D打印效果。方法2021年5月至2022年12月,于100mg/mlGelMA生物墨水中添加ChiNC,制备成ChiNC浓度分别为5、10、20mg/ml的混合生物墨水,分别命名为GC5、GC1O、GC20组,与未添加ChiNC的GelMA生物墨水(CCO组)共同实验。采用扫描电镜观察4组生物墨水光固化后形成的水凝胶的横截面,计算孔隙率。称量各组水凝胶溶胀前后质量,计算平衡溶胀比。将4组生物墨水加入48孔板中,光固化成水凝胶,表面种植入脐静脉内皮细胞(HUVECs),于培养基中培养至第1、3、7天分别行CCK-8实验检测吸光度A值,比较4组水凝胶中细胞的增殖速度。4组生物墨水中添加HUVECs,打印网格状支架,于培养基中培养至第1、7天分别行Live-Dead染色,观察细胞存活率。采用打印挤出成丝实验,观察各组生物墨水挤出时的连续成丝性,比较各组的打印效果。采用最佳配比的混合生物墨水3D打印模拟膀胱壁黏膜层、黏膜下层和肌层解剖结构的组织工程膀胱补片,观察打印结构的稳定性和保真度,验证混合生物墨水打印多层复杂结构的可行性。结果扫描电镜观察结果显示,GCO、GC5、GC1O、GC20组水凝胶的孔隙率分别为(51.43±6.23)%、(51.85±6.47)%、(50.55±4.59)%和(42.49±2.20)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义(P=0.9994、P=0.9948、P=0.1200)。GC0组平衡溶胀比为9.37±0.49,低于GC5组(8.81±0.41,P=0.0457)、GC10组(7.95±0.19,P<0.01)、GC20组(7.71±0.14,P<0.01),差异均有统计学意义。CCK-8检测结果显示,GCO、GC5、GC10、GC20组培养第1天的吸光度A值分别为0.357±0.0070.350±0.012、0.360±0.009、0.345±0.018,GC10组与其他3组比较差异均无统计学意义(P=0.9332、P=0.5464、P=0.4937);培养第3天的吸光度A值分别为0.634±0.010、0.704±0.009、0.755±0.012、0.653±0.015,GC10组与其他3组比较差异均有统计学意义(P<0.01、P=0.0033、P=0.0002);培养第7天的吸光度A值分别为0.846±0.026、0.930±0.043、1.001±0.031.0.841±0.024,GC10组与其他3组比较差异均有统计学意义(P=0.0012、P=0.1390、P=0.0010)。GCO、CC5、GC10、CC20组培养第1天的HUVECs细胞存活率分别为(90.13±1.63)%、(90.6±2.45)%、(92.58±2.15)%、(91.40±3.17)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义(P=0.9869、P=0.3093、P=0.8008);培养第7天的细胞存活率分别为(89.97±3.10)%、(92.18±2.21)%、(92.05±2.25)%、(90.12±1.97)%GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义(P=0.3965、P=0.4511、P=0.9995)。打印挤出成丝测试结果显示,GC0组在24℃~25℃时挤出连续且能成丝,GC10组在24℃~27℃时挤出连续且能成丝。使用CC10组打印组织工程膀胱补片,结果显示打印的补片稳定,无塌,保真度高。结论在GelMA中添加ChiNC能促进细胞黏附、增殖,扩大GelMA生物墨水的打印窗口。在GelMA中添加10mg/ml ChiNC制备的混合生物墨水的生物相容性良好,能打印模拟天然膀胱壁解剖结构的组织工程膀胱补片。