供稿人：严峻腾，连芩 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2021-05-17
足够的血管网络的发展对于成功构建再生医学的组织结构至关重要，因为血管化对于执行组织的新陈代谢功能至关重要，如营养物质的运输和废物的清除。近年来，3D打印血管化骨骼的努力得到了实质性的关注，因为骨骼疾病和缺陷对社会上的老一辈人有明显的影响。然而，传统的和以前的3D打印骨研究一直受到难以获得纳米级几何精度的困扰，这些几何精度是概括自然骨的不同特征所必需的。
乔治华盛顿大学-机械和航空航天工程系Lijie Grace Zhang教授的团队采用简单立体刻印(SL)和融合沉积建模(FDM) 3D打印系统，开发了具有可灌注、内皮化血管通道的仿生纳米骨组织结构。利用FDM打印的聚乙烯醇(PVA)牺牲模板，在SL打印的骨支架内创建可灌注血管通道。在构建的结构中，骨组织是通过人骨髓间充质干细胞(HMSCs)的成骨分化形成的，在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)灌注后，通过内皮化血管通道的血管生成，形成了不同的毛细血管。此外，该团队还在生理相关的培养条件下对所制造的构建物进行了评估，以预测植入人体后的组织发育情况。实验结果表明，定制的生物反应器与hMSC-HUVEC共培养系统可促进血管网的形成和支架的成骨成熟，观察时间长达20天。
该项试验能够有效地设计出一种可行、方便、可定制的血管化骨支架，具有理想的机械性能和生物功能。此外，因有助于改善和增强hMSC的生长、成骨分化、血管生成和血管生成，本研究为再生医学和生物医学应用领域的研究提供了一个很有前景的平台。
图1：动态培养系统的示意图
图2：后3天(c)和7天(d) HUVECs的F-actin染色共聚焦图像
图3：打印支架示意图