模块化生物粘附：生物3D打印“仿生积木”实现复杂组织血管化
研究概述
3D 生物打印技术使不规则大型组织工程支架的制造成为可能。然而，复杂的定制设计增加了医疗负担。同时，整合的打印过程阻碍了细胞均匀分布和局部血管生成。华中科技大学同济医学院附属协和医院孙家明教授及其团队在《Advanced Science》发表的《Clay Sculpture‐Inspired 3D Printed Microcage Module Using Bioadhesion Assembly for Specific‐Shaped Tissue Vascularization and Regeneration》（IF：14.3）中通过采用水凝胶 3D 打印进行模块化生物粘附组装，引入了一种构建大型组织工程移植物的新方法，并开发了聚（乙二醇）二丙烯酸酯 （PEGDA）-明胶-多巴胺 （PGD） 水凝胶、光敏和粘合剂，能够通过 DLP 3D 打印制造精细的微笼模块。PGD 水凝胶打印的 micocage 具有柔韧性，允许各种形状和细胞/组织填充物，用于修复各种不规则组织缺损。体内实验表明，裸鼠具有强大的血管形成和卓越的移植物存活率。这种基于可扩展 3D 打印水凝胶微笼模块的组装策略可以简化具有大体积和复杂组件的组织结构，为各种大组织缺损修复提供前景。
名词解释
微笼模块（ Microcage Module）：一种由生物相容性材料制成的微型支架，其结构类似于乐高积木，可以预先设计并3D打印成不同的形状和尺寸。这些模块之间通过生物粘附作用连接，可以组装成更大规模的支架，用于修复不规则的组织缺损。
主要内容
组织工程移植物构建的挑战与机遇
组织工程和再生医学旨在创建用于体内组织修复的体外移植物。然而，大体积移植物常因血管化不足而出现营养不良和坏死，限制了其应用。微组织组装技术可以提高移植物的细胞数量和存活率，但体内组装困难。3D 打印技术可以实现复杂结构的定制化打印，但仍然存在一些局限性。
用于大型移植物的水凝胶 3D 打印图示
组织工程微笼模块的优势
组织工程微笼模块是一种模块化组装的移植物，由多个装载有细胞或组织的 LEGO 结构单元组成。这种策略具有以下优势：
快速修复：预制的 3D 打印微笼模块可以快速组装成不同形状，用于修复不规则的组织缺损，避免了传统的扫描、建模和打印过程。
提高存活率：微笼模块的壳状结构可以减轻周围组织对移植物的压迫，从而提高其体内存活率。
灵活构建：微笼模块可以根据需要进行排列，构建包含多种细胞类型和血管化微环境的组织模块。
基于 PGD 水凝胶的微笼模块
本研究开发了一种新型的 PGD 水凝胶材料，它具有光敏性和生物粘附性，可以用于构建组织工程微笼模块。PGD 水凝胶可以 3D 打印成具有精确孔结构的微笼模块，并通过粘附实现模块化组装。PGD 水凝胶微笼模块具有良好的生物相容性，可以促进血管化，并提高组织工程移植物的体内存活率。
PGD 水凝胶的 3D 打印程序示意图
PGD 水凝胶微笼模块的应用
本研究将 PGD 水凝胶微笼模块用于构建组织工程骨移植物，并取得了良好的效果。PGD 水凝胶微笼模块可以保护骨移植物免受周围组织的压迫，并促进其血管化和存活。此外，PGD 水凝胶微笼模块还可以容纳不同类型的微组织，构建大体积的组织工程移植物。
PGD 水凝胶模块的应用
总结
基于生物粘附 3D 打印水凝胶微笼模块的组织工程移植物构建策略是一种具有广阔应用前景的新技术。该策略可以克服传统方法的局限性，提高组织工程移植物的体内存活率，并为组织工程和再生医学的临床转化提供新的思路。未来研究可以进一步优化 PGD 水凝胶的性能，并探索其在其他组织工程领域的应用。
文献原文：10.1002/advs.202308381
文献链接：https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11151015/#abstract1
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