
-
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
综述:类器官生物打印技术用于基质微环境模式化
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月06日 来源:Current Opinion in Biomedical Engineering 4.7
编辑推荐:
(编辑推荐)本综述系统探讨了类器官(organoid)生物打印技术在微环境调控中的突破性应用,通过整合生物材料科学、3D生物打印(extrusion/volumetric bioprinting)与类器官培养,实现对细胞外基质(eECM)结构力学、配体-形态发生素(morphogens)、多细胞共培养及血管网络(vasculature)的时空精准调控,为药物筛选、疾病建模和再生医学提供创新工具。
eECM结构与力学
类器官的细胞外基质(eECM)是纤维状蛋白质和蛋白聚糖的动态网络,其纳米/微观结构直接影响细胞行为。生物打印技术通过调控生物墨水(bioink)的流变特性(如屈服应力流体)和交联方式(如光固化),可模拟天然ECM的力学梯度。例如,直接挤出打印可实现心肌组织的纤维定向排列,而嵌入式打印则能构建自由形态的复杂结构。
基质配体与形态发生素
生物墨水可负载形态发生素(如BMP、Wnt)或ECM配体(如RGD肽),通过时空释放调控类器官分化。一项研究将肝细胞生长因子(HGF)梯度整合到海藻酸盐水凝胶中,成功诱导了肝脏类器官的极性化生长。
多细胞类型共培养
生物打印突破了传统类器官自发组装的局限性。例如,将成纤维细胞与肠道类器官共打印,可形成更接近体内的隐窝-绒毛结构;而神经元与胶质细胞的精准排布则能模拟脑区特异性突触网络。
血管化与灌注
毫米级以上的类器官需血管网络维持存活。磁控打印技术可将内皮细胞(ECs)定向排列为分支状微通道,结合牺牲性墨水(如明胶)可生成可灌注的层级式血管树。
结论
类器官生物打印通过机器化(machine-wrought)技术弥补了手工操作的不足,未来需解决生物墨水规模化生产、高细胞密度存活率等挑战,以推动其在个性化医疗中的应用。
生物通微信公众号
知名企业招聘