2023年7月27日，哈佛大学的研究人员在《Nature Materials》上发表题为Fibre-infused gel scaffolds guide cardiomyocyte alignment in 3D-printed ventricles的研究论文，开发了一种含有预制明胶纤维的水凝胶墨水，用于打印3D器官支架。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01611-3

  研究简介  

本研究开发了一种含有预制明胶纤维的水凝胶墨水，用于打印3D器官水平的支架，概括了心脏的细胞内和细胞间组织。将预制明胶纤维添加到水凝胶中，可以调整油墨的流变性，从而实现受控的溶胶-凝胶过渡，从而实现独立3D结构的精确打印，而不需要额外的支持材料。

图1 水凝胶墨水的制备流程和原理

图2 水凝胶打印支架上培养的心脏组织的各向异性细胞内和细胞间组织图

图3 各向异性心脏组织的机电耦合动力学

图4 在基于人类干细胞的组织工程3D心室模型上测试其电生理和收缩特性

 研究结论 

水凝胶是组织工程的有吸引力的材料，但迄今为止的努力表明，产生促进细胞自组织为分层三维（3D）器官模型所需的微观结构特征的能力有限。本研究中的含有预制明胶纤维的水凝胶墨水，可用来打印3D器官支架。将预制明胶纤维添加到水凝胶中可以定制油墨流变性，从而实现受控的溶胶-凝胶过渡，从而实现独立3D结构的精确打印，无需额外的支撑材料。在油墨挤出过程中剪切诱导的纤维排列提供了微观几何线索，促进培养的人心肌细胞在体外自组织成各向异性肌肉组织。由此产生的3D打印心室体外模型表现出仿生各向异性电生理和收缩特性。最后，实验结果表明3D打印是一种非常有前途的加工技术，可以构建具有所需结构的零件，为未来的发展提供了潜力。

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