3D生物打印构建复层尿道组织的初步研究

目的探讨利用生物打印体外构建具有复层结构的尿道空腔组织的可行性。方法将7%GelMA和2%Alginate制备复合水凝胶,分别同绿色和红色的microbeads或2×106 cells/mL尿道上皮细胞和尿道平滑肌细胞混匀,通过本实验室改进的同轴多通道打印系统,以10～20μL/min的速度推进内、外层,以80～200μL/min的速度推进CaCl2,边打印边交联;打印后不含细胞的空腔结构,置于荧光显微镜下观察;打印后含有细胞的组织,以尿道上皮细胞和尿道平滑肌细胞混合培养液于六孔板内体外培养,分别于第0～7天live/dead染色检测细胞活力,F-actin染色检测细胞铺展情况;将培养24 h的打印后组织,予以红色颜料灌注。结果复合水凝胶混合microbeads后,荧光显微镜下可以清楚看到内、外双层结构,复层管腔的内、外径分别为(663.66±51.74)μm和(976.84±63.43)μm,内外亚层壁厚分别为(62.06±10.45)μm和(93.78±10.25)μm。尿道细胞在第0天和第7天的细胞活力分别为84.52%和86.26%,免疫荧光染色第7天F-actin染色铺展均匀,提示细胞铺展生长。灌注过程中,打印后空腔组织内红色灌注液可以顺利通过管腔结构,颜料并无外溢,管壁无破损。结论利用复合水凝胶和同轴多通道生物打印系统可以初步构建尿道空腔结构,打印后尿道细胞可在空腔结构内长期存活。

3D生物打印复层空腔组织的初步研究

目的探讨利用生物打印系统一次性同步快速构建复层管状结构的可行性。方法将不同浓度的海藻酸盐和GelMA配比,进行生物力学检测,确定复合水凝胶打印的可行性;将水凝胶分别混合示踪剂及标记细胞,打印具有双层结构空腔管状结构,进行细胞活力检测并验证可灌注性。结果复合水凝胶杨氏模量为(8.78±1.73)×10-3 MPa,较单纯Gel MA的(2.38±0.69)×10-3 MPa和单纯海藻酸盐的(0.83±0.24)×10-3 MPa有明显统计学差异;同轴打印内外复层结构的壁厚分别为(62.06±0.45)μm和(93.78±10.25)μm;内、外管的管径分别为(663.66±51.74)μm和(976.84±63.44)μm;外管(红色微珠颗粒标识)和内管(绿色微珠颗粒标识)具有明显的分层差异;3T3细胞分别在内、外层同时打印后,体外培养1周,第1、3、7天细胞活力可以维持在(88.50%±5.8%)、(85.57%±6.22%)和(96.29%±2.64%);复层管状结构橙色溶液灌注,复层管壁完整性良好,未见明显液体渗出。结论本实验利用复合水凝胶构建复层空腔组织,打印后空腔组织内细胞能够长期存活,并具有一定的灌注功能。