细胞收缩力驱动4D生物打印生活结构中的时空形态发生
Aixiang Ding1, David S Cleveland1, Kaelyn L Gasvoda1
1Richard and Loan Hill Department of Biomedical Engineering, University of Illinois at Chicago, 909 S. Wolcott Ave., Chicago, IL, 60612, USA.
Matter
|September 18, 2025
概括
这项研究引入了一种新的4D生物打印方法,使用细胞收缩力作为内部刺激. 这种方法可以创建复杂的,带有细胞的结构,具有增强的生物相容性和生物模拟性,用于组织工程应用.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 组织工程是组织工程.
- 生物打印是一种生物打印技术.
背景情况:
- 当前的4D材料通常需要外部刺激 (热量,光),限制生物相容性.
- 细胞-收缩力 (CCFs) 为4D材料执行提供了一个有前途的内部刺激.
研究的目的:
- 开发一种新的生物墨水,用于由CCF驱动的独立4D生物打印.
- 在4D结构中研究同时发生的形状变化和细胞分化.
- 在生物打印组织中实现复杂的几何转换.
主要方法:
- 使用氧化和甲化酸盐 (OMA),甲化酸盐 (GelMA) 和酸盐微球制造复合生物墨水.
- 创建双层结构 (无细胞和带有细胞的层) 进行定向的形状变化.
- 人类介质干细胞 (hMSCs) 的封装,以驱动4D转换和分化.
- 单个层的图案设计以实现复杂的多轴几何变化.
主要成果:
- 成功展示了使用CCF作为内部刺激的独立4D生物打印.
- 在hMSC载体结构中实现了同时诱导形状变化和chondrogenic/osteogenic分化.
- 设计复杂的几何形状,包括在非平行轴周围曲,通过精确的层模式.
结论:
- 由CCF驱动的4D生物打印为外部刺激提供了一个生物相容的替代方案.
- 这种方法可以创建复杂的4D结构,具有高级组织再生的潜力.
- 该方法增强了自然生物4D过程的体外仿真.
