基于ECM的脱细胞肺生物墨水的开发和表征,用于生物打印和制造肺模型
Nuraina Anisa Dahlan1, Kim Lam R Chiok2, Xavier L Tabil3
1Vaccine and Infectious Disease Organization, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK S7N 5E3, Canada; Division of Biomedical Engineering, College of Engineering, University of Saskatchewan, 57 Campus Dr, Saskatoon, SK S7N 5A9, Canada.
Biomaterials advances
|July 27, 2025
概括
研究人员使用猪肺细胞外基质和其他水凝开发了一种新的生物墨水,以创建3D生物打印肺部模型. 这些先进的模型模仿了本地肺组织的特性,为呼吸系统疾病研究和药物测试提供了新的可能性.
科学领域:
- 组织工程是组织工程.
- 生物材料科学 生物材料科学
- 再生医学是一种再生医学.
背景情况:
- 开发功能性的三维 (3D) 实验室肺组织模型对于了解肺部疾病和测试疗法至关重要.
- 当前的生物墨水和生物打印方法往往缺乏必要的机械和生物特性,以准确地模仿肺部.
研究的目的:
- 设计一种新的生物墨水配方,用于创建先进的3D生物打印肺部模型.
- 描述开发的生物油墨和结构的可打印性,机械性能和生物性能.
- 用空间组织的肺细胞制造和评估3D肺模型.
主要方法:
- 通过将猪肺细胞外基质 (LdECM) 与酸盐,碳氧甲基纤维素 (CMC) 和原结合,合成了新的生物墨水.
- 具有特征性的风湿性质,以确定最佳的生物油墨成分 (3%的酸盐,0.5%的CMC,0.5 mg/mL的原,1%的LdECM).
- 使用优化的生物墨水,生物打印的3D肺部构造具有图案的人类肺纤维细胞 (MRC-5) 和上皮细胞 (A549-ACE2).
主要成果:
- 确定了一种具有特定风湿学特性 (60-90 Pa.s) 的最佳生物油墨成分,适用于高分辨率生物打印.
- 获得了优异的细胞活力,并证明生物打印结构具有与原生肺组织相比的机械性能 (2-4 kPa弹性模量).
- 成功制造了具有空间组织细胞和限制上皮细胞的结构的3D肺模型.
结论:
- 建立了一个新的生物墨水配方和生物打印策略,用于创建生理相关的3D肺部模型.
- 开发的3D生物打印肺部模型对推进临床前治疗测试和研究呼吸系统疾病充满希望.
- 这项工作为为个性化医疗应用设计复杂的,针对患者的肺组织奠定了基础.
