“生物3D打印＋”實現難愈合骨缺損治療

4月26日，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所退行性中心研究員阮長順團隊在《自然—通訊》上發表最新研究成果。

研究團隊受到心臟搏動泵血的啟發，提出了一種力學輔助的“生物3D打印＋”新策略。首先，他們結合3D打印技術構建了具有力學響應、大尺寸復雜結構的中空纖維水凝膠支架（HHS），然后利用支架力學響應性能實現細胞快速、均勻、精準及友好地加載。基于該策略所獲得的細胞負載支架，有效地促進了難愈合骨缺損的修復與功能重建。

該策略有效解決了當前擠出式生物3D打印過程中，如何平衡細胞活性和支架力學穩定性方面的難題，既可保證3D打印技術的精準度，還能維持負載細胞的高存活率，為組織工程與再生醫學等領域提供新思路。

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打印技術成功構建了結構高度可調的中空水凝膠支架，該支架在壓縮應變達80%下可以快速恢復，并且壓縮循環1萬次后仍能保持完整的結構。

此外，該支架具有力學響應性，通過壓縮應變、循環次數可以實現對其響應行為的調控。HHS在力學刺激下可以實現細胞的快速、精準和分區負載。與靜態條件下相比，HHS負載細胞數量提高了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建兼具無損細胞和優異力學性能的水凝膠支架。作為概念驗證，負載細胞的HHS在修復大鼠節段性和骨質疏松骨缺損方面顯示出了增強的再生能力，有望為組織再生領域和細胞治療提供新的途徑。

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