生物3D打印构建骨骼肌结构的体外功能性替代

近年来，人们致力于设计用于药物测试和肌肉骨骼疾病研究的功能性体外模型，并已取得了显著进展。在这方面，电、机械和电子机械刺激在调节骨骼肌细胞在三维组织中的表现以及蛋白质表达方面起着关键作用。

背景

生物3D打印为骨骼肌结构带来了更多的可能性，使其能够进行大批量和标准化的工程化。它提供了高空间分辨率，可以实现高重复性，并且有望将构建体尺寸放大到数十厘米。

然而，对于目前可用的大部分生物制造平台而言，打印分辨率和打印速度之间存在一种反比关系，这限制了研究人员的制造自由。另外，由于骨骼肌结构的特殊性，它具有高纤维空间密度和高各向异性的结构，因此组装具有这种特性的3D细胞并非易事。

波兰科学院物理化学研究所的Nehar Celikkin及其团队等人在《Biofabrication》上发表了《Combining rotary wet-spinning biofabrication and electro-mechanical stimulation for the in vitro production of functional myo-substitutes》。

 生物3D打印 

研究人员提出了一种创新的全自动3D旋转湿法纺丝生物制造方法，以应对这些挑战。该系统具有显著的优势，打印速度快，纤维束排列整齐。相关人员使用生物3D打印机制造水凝胶纤维并进行空间沉积。

 PROGRESS 

01.打印前耗材预处理，清洗洁净同轴装置和管道等耗材。

02.打印前材料预处理，生物墨水以恒定流速通过同轴装置实现共流效果流向喷嘴，在交联槽中注入特定溶液确保凝胶化。

03.通过电场效应，将凝胶化材料喷射到转轴收集器上，使其向上拉伸凝胶纤维，同时通过转轴转动和喷头在X向移动收集成型样品，后进行纤维的交联及培养。

研究人员在对该系统的功能进行初步探索后，对生物加工的构建体进行不同的物理刺激来研究各种MHC亚型表达（MyH1，MyH2和MyH7）的可能影响，主要包括静态拉伸，动态拉伸，电拉伸下等条件。

结论

研究人员提出了一种创新的生物制造方法，用于制造由高度对齐的水凝胶纤维组成的细胞化构造物，该系统适用于体外工程功能性肌替代。

通过对使用该系统制备的样品进行体外表征，并将其作为基质进行测试，研究人员确定了机电刺激对肌肉生成成熟的影响。根据刺激方案的不同，快速肌球蛋白重链（MyH1）、中速肌球蛋白重链（MyH2）和慢速肌球蛋白重链（MyH7）的基因表达也出现了差异。

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