生物喷射与纺丝技术中人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的活力与功能比较研究：血管化组织工程的新突破

这篇研究通过电驱动（BES/CE）与非电驱动（AABJ/AABT）生物制造技术，系统评估了人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的存活率（流式细胞术验证）、血管生成能力（微管网络形成实验）及体内外血管化潜能（CAM模型）。研究证实，两种技术处理的细胞与对照组（CC）无显著差异，且电纺（CE）组在CD31免疫染色中表现出最强的促血管生成效应，为复杂3D生物结构（如器官芯片、血管移植物）的构建提供了可靠方法学支持。

　　

引言

微纳制造技术在生命科学中的应用日益广泛，其中电驱动（如生物电纺BES、细胞电纺CE）与非电驱动（如气动生物喷射AABJ、气动生物纺丝AABT）技术因其高通量、低损伤特性备受关注。本研究以人脐静脉内皮细胞（HUVEC）为模型，通过流式细胞术、血管生成实验及鸡胚绒毛尿囊膜（CAM）模型，系统比较了两种技术对细胞活力与功能的影响。

结果与讨论

支架制备与表征

采用电喷雾法制备的胶原支架呈现多孔结构，微CT显示孔隙厚度在0-2000μm区间呈梯度分布，其中26-50μm区间占比最高（67.09±3.97%），为细胞浸润和营养输送提供了理想微环境。

细胞处理与活力分析

HUVEC悬浮液（1.2×10⁶ cells mL^?1）经BES（5 kV，0.5 kV mm^?1）或AABJ（1 bar）处理后，高速摄像显示BES因离子浓度存在不稳定喷射，而AABJ因压力梯度保持稳定。流式细胞术证实，处理组与对照组（CC）在72小时内活细胞比例、凋亡率均无统计学差异（p>0.05）。

血管生成能力

血管生成实验显示，所有处理组在24小时内均形成与CC相当的微管网络。值得注意的是，CE组在CAM模型中表现出最高血管面积占比（23.51±4.46%，p<0.05），推测与电纺纤维的拓扑结构促进细胞空间分布有关。

CD31免疫染色验证

随时间推移（3-7天），CE组CD31阳性区域面积持续扩大（p<0.05），血管网络密度和复杂度显著优于其他组。BES与AABJ组亦表现出稳定促血管效应，但AABT组在后期（7天）呈现更有序的血管结构（p<0.01）。

实验方法

关键步骤包括：

• 支架制备：中性化胶原溶液经电喷雾/气动喷射后冻干，形成6 mm多孔支架；

• 细胞处理：BES/AABJ直接处理细胞悬液，CE/AABT需添加10% PVA提高粘度；

• 分析技术：微CT（Skyscan 1176）、流式细胞仪（BD LSR II）、荧光显微镜（Olympus BX43）。

结论

电驱动与非电驱动生物制造技术均能无损处理HUVEC，并保留其血管生成功能。其中CE技术通过优化细胞空间分布，展现出最强的促血管化潜力，为组织工程（如血管化皮肤、器官芯片）提供了可扩展的解决方案。未来需进一步探究其分子机制（如生长因子表达调控）及长期生物相容性。