低温保护生物墨水使附着细胞的直接生物打印成为可能
Xiyuan Zhao1,2,3,4, Shenglong Ding5, Dadi Sun5
1Human Organ Physiopathology Emulation System, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|March 11, 2026
概括
结冷保存集成生物打印采用一种新型生物墨水 (CAMP) 来实现冷后细胞的直接3D打印. 这种方法克服了冰损伤,保持了细胞活力,并在体内促进了骨的完整再生.
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.
- 再生医学是一种再生医学.
背景情况:
- 结冷保存集成生物打印为组织再生提供了一个有前途的途径,因为它可以在解后直接打印带有细胞的生物墨水.
- 关键的挑战包括冰结晶损害细胞活力和水凝的结构完整性,阻碍可打印.
研究的目的:
- 引入一个双相生物墨水平台,CAMP (Cryopreservation for Adhesion and Maintenance Printing),用于启用冷保存的3D生物打印.
- 为了克服冰结晶的局限性,并保持细胞和材料的完整性,以便在融化后直接打印.
主要方法:
- 开发了CAMP,一个生物墨平台,可以在196°C储存后在4-8°C直接进行3D打印.
- CAMP利用键介导的水固定来抑制冰的再结晶,通过细胞活力和冰的再结晶抑制试验进行评估.
- 研究了细胞机制,包括焦点粘附和-FAK信号传递.
- 使用大鼠大腿缺陷模型在体内评估治疗疗效.
主要成果:
- 在没有有毒冷保护剂的情况下,CAMP在冷保存后实现了大约80%的细胞活力.
- 与酸盐缓冲盐水相比,CAMP表现出明显更高的冰再结晶抑制.
- 在CAMP中冷保存的细胞保留了焦点粘附,并显示酸化FAK的表达增加,抑制细胞死亡.
- 在体内研究显示,使用CAMP结构,在三个月内,大鼠大腿缺陷的骨完全再生.
结论:
- 通过整合细胞冷保存,3D生物打印和功能组织形成,CAMP克服了传统生物制造的关键局限性.
- 该平台为创建即可植入的工程组织提供了一个单一的工作流.
- 在临床上可行的组织再生解决方案方面,CAMP代表了重大进展.
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