基于3D生物打印的多细胞微环境构建与组织再生应用2025-04-27 08:37:55
例如,我们团队利用Li-Ca-Si生物陶瓷优化3D生物打印生物墨水的组分,开发出适用多组织再生的生物活性支架。LCS生物陶瓷通过激活PI3K-AKT信号通路显著改善了神经干细胞的存活、增殖、神经分化。此外,含钼硅酸盐生物陶瓷释放的生物活性离子能够调控BMP-2/Smad/RUNX2和TGF-β信号通路,促进了MSC的成骨分化以及肌腱干细胞的成肌分化。兔子肩袖撕裂修复实验显示含钼硅酸盐实验组成功地促进了肌腱与骨骼界面的再生。总而言之,无机活性材料释放的生物活性离子通过作用于干细胞增殖和分化的关键信号通路,能够调控干细胞的行为。细胞间相互作用是多细胞生命的基础特征,在个体发育、组织稳态维持及细胞间信号传导等生理过程中发挥关键调控作用。类器官作为一种多细胞构建体,细胞之间的相互作用是其发育必不可少的过程。无机活性材料能够提供物理线索和生化信号,影响细胞间的相互作用。例如,有研究制备了各向同性排列的磷化铟纳米线,以研究结构对神经突起生长和神经元形成的影响。
纳米线的各向同性排列激活了机械传导通路,作为引导神经突起发育的物理线索,通过突触连接的细胞间通信帮助与相邻神经元形成网络结构。值得注意的是,近年来将生物无机活性材料应用于构建带毛发毛囊的皮肤组织和研究材料与多种细胞之间相互作用取得了一定突破。Ma等通过3D生物打印设计了一种掺入硅酸镁纳米球的3D多细胞微图案结构支架。血管内皮细胞和真皮细胞两种类型的皮肤细胞在3D系统中分别以“网格“和“点“图案分布,模拟了皮肤组织中血管网络和毛囊结构。
出自《无机活性材料在类器官研究领域的应用》作者:马文平,韩雅卉,吴成铁.