通过基于光的3D打印来调节水凝硬度,以模仿心脏纤维化和心肌细胞功能障碍,使用hiPSC衍生的细胞
Sogu Sohn1, Nima Momtahan1, Lynn M Stevens2
1Biomedical Engineering Department, The University of Texas at Austin, Austin, Texas, United States.
Journal of biomedical materials research. Part A
|October 7, 2025
概括
研究人员开发了一种新的3D生物打印模型,使用可调节的水凝来激活人类心脏纤维细胞. 这个模型有效地模仿心脏纤维化及其对心肌细胞功能的影响,为心血管疾病研究提供了新的途径.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 心血管研究研究心血管研究
- 干细胞生物学 干细胞生物学
背景情况:
- 人类心脏的再生能力有限,这使得心血管疾病 (CVD) 成为一个主要的健康问题.
- 心脏纤维化,以过多的痕组织和ECM重塑为特征,损害心脏功能并导致心力衰竭.
- 心脏纤维细胞激活,受基质刚度的影响,驱动纤维化中失调的ECM沉积.
研究的目的:
- 开发和验证用于研究心脏纤维化的临床前模型.
- 研究基质刚度在激活人类心脏纤维细胞 (HCFs) 中的作用.
- 在纤维化模型中评估激活的HCFs对心肌细胞功能的影响.
主要方法:
- 利用3D打印 (数字光处理) 来创建具有可调节刚性的水凝.
- 在这些水凝上培养了人类诱导的多能干细胞 (hiPSC) 衍生的心脏纤维细胞 (HCF).
- 评估了带有和没有TGFβ刺激的HCF激活.
- 与hiPSC衍生的心肌细胞共同培养激活的HCF,以评估功能影响.
主要成果:
- 3D打印的水凝模型成功诱导了HCF激活,即使没有TGFβ,也超过了传统培养方法中的水平.
- 与TGFβ结合的更硬的水凝有效地模仿了原生心脏组织纤维化.
- 在模型中激活的HCFs损害了心肌细胞功能,复制了纤维化的有害影响.
结论:
- 开发的3D生物打印模型为研究心脏纤维化和纤维细胞激活提供了一个强大的平台.
- 该模型准确地概述了心脏纤维化的主要方面,包括ECM重塑和对心肌细胞的功能影响.
- 这些发现强调了基质刚度在纤维细胞激活中的关键作用,并建议治疗心脏纤维化的治疗点.
