近年来，使用细胞球体、微组织和类器官作为生物构建模块用于工程化功能组织和器官的研究逐渐增加。这些微组织通常通过细胞聚集体自组装及随后组织特异性细胞外基质（ECM）沉积形成。使用微组织的生物制造和3D生物打印策略需要开发支持性水凝胶和生物墨水，以在三维空间中对生物构建模块进行空间定位，从而实现几何定义的组织工程。
近日，来自爱尔兰都柏林圣三一大学的Daniel J. Kelly教授团队进行了快速降解水凝胶支持软骨微组织生物制造和3D生物打印的相关研究。成果以“Rapidly Degrading Hydrogels to Support Biofabrication and 3D Bioprinting Using Cartilage Microtissues”为题于09月06日发表在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上。
本文要点：
（1）本文之前研究证明通过使用3D打印聚合物支架（如聚己内酯（PCL））来引导微组织融合以及后续细胞外基质（ECM）生产，可以工程化功能性软骨。然而，该策略缺点是PCL在体内降解缓慢，并且植入可能导致纤维化。氧化海藻酸盐（OA）水凝胶作为快速降解水凝胶在体外会完全降解。并且可支持间充质干细胞（MSC）软骨生成，并且可以用作细胞悬液喷墨打印的临时支持水凝胶。因此，本研究的目标是通过将多个软骨微组织结合在一种快速降解的氧化海藻酸盐（OA）支持性水凝胶中，在动态培养条件下维持构建模块，从而工程化扩大几何定义软骨移植物的规模。
（2）本文将软骨微组织分别独立培养2天或4天，然后在有或没有支持性OA水凝胶的情况下进行结合。在静态培养6周期间，独立培养2天的微组织工程化构建物产生的糖胺聚糖（GAGs）含量高于培养4天的构建物。组织学分析显示，使用支持性OA水凝胶生成的构建物中GAGs表达高，钙沉积染色阴性。在有支持性凝胶的情况下，物理收缩较少。然而，个别微组织残留明显，表明即使在快速降解的水凝胶存在下，也可能延迟微组织的融合和重塑。
（3）本文评估了在OA基生物墨水中3D生物打印软骨微组织的可行性。观察到微组织在挤出式生物打印后仍然保持活性，并且在48小时后能够融合，特别是在使用高密度微组织情况下，最终生成富含GAGs且钙沉积阴性的软骨组织。因此，本研究支持在使用微组织作为生物构建模块的多种生物制造和3D生物打印平台中，使用OA作为支持性水凝胶/生物墨水的应用。
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