3D打印的间充质干细胞与人类脐静脉内皮细胞共培养设计对管状结构形成的影响

《Scientific Reports》：Effect of 3D-printed co-culture design of mesenchymal stem cells and human umbilical vein endothelial cells on tubular formation

摘要

功能性血管化仍然是工程组织领域面临的主要挑战之一。多材料3D生物打印技术能够精确地调控不同类型细胞的空间分布，为设计支持血管自我组装的工程微环境提供了新的可能性。在本研究中，我们使用纤维蛋白-明胶生物墨水，比较了三种人类脐静脉内皮细胞（HUVEC）与骨髓来源的间充质干细胞（BMSC）共培养的生物打印方案：(i) 在同一根打印丝内共打印；(ii) 在相邻但独立的打印丝中分别打印；(iii) 以旁分泌模式进行培养，不直接接触。我们评估了14天内这些细胞的存活率、代谢活性以及内皮网络的形成情况。尽管所有方案都保持了较高的存活率和代谢活性，但只有包含BMSC的方案能够形成广泛且稳定的CD31阳性内皮网络。定量3D表面分析显示，与仅采用旁分泌模式的方案相比，共打印或相邻打印丝结构中的管状表面积显著增加。值得注意的是，相邻打印丝结构中的HUVEC网络形成情况与共打印方案相当，这表明只要细胞处于可迁移的距离范围内，初始的物理共定位并不是必需的。这些发现为生物打印血管化结构的设计提供了实用的原则：促进内皮细胞自我组织的关键在于物理邻近性，而非打印丝的共定位本身，从而扩展了多材料生物打印策略的设计灵活性。