基于GelMA-MXene导电微凝胶的3D生物打印神经血管化膀胱贴片促进膀胱组织重塑与功能恢复

《Journal of Nanobiotechnology》：3D bioprinting of tissue-engineered bladder patches containing neurovascular networks using conductive microgel

　　

摘要

当前的组织工程膀胱贴片因缺乏协调的神经血管再生而受阻，这限制了其功能修复能力。本研究旨在开发一种神经血管化膀胱贴片（NVBP），并评估其在膀胱缺损修复中的疗效。最初制备了封装脂肪来源干细胞（ADSCs）的 GelMA-MXene（GM）导电水凝胶微球，以在导电微环境中诱导 ADSCs 高效分化为神经和血管谱系。然后，这些预分化的神经和血管微球被配制成分微凝胶生物墨水，便于使用 3D 生物打印技术构建 NVBP。结果表明，GM 微球增强了 ADSCs 的活力、增殖能力和干性标志物（Sox2/Nanog）。在诱导下，GM 微球上调了神经相关基因（TUBB3、MAP2、Nestin、GAP43）和血管相关基因（KDR、ANGPT1）的表达。转录组分析和验证结果表明，PI3K-Akt 信号通路显著富集，其中 Tnn 和 Pik3cd 基因的表达也上调。该通路可能有助于 MXene 促进 ADSCs 分化为神经和血管谱系的效果。微凝胶生物墨水表现出剪切稀化行为、宽广的打印温度范围以及优异的自愈和抗疲劳性能。3D 生物打印的 NVBP 有效地维持了稳定的神经和血管表型。在体内大鼠模型中，NVBP 显著增强了膀胱容量（923.76 ± 119.80 μL）和顺应性（27.04 ± 5.22 μL/mmHg）。组织学分析显示，NVBP 组中平滑肌组织结构改善，胶原沉积减少，且 βIII-Tubulin、PECAM1 和 α-SMA 阳性区域显著增加。总之，NVBP 通过协同的神经血管再生促进大鼠膀胱组织重塑和功能恢复，为膀胱组织工程提供了一种新颖的生物仿生策略，值得进一步深入研究。

图文摘要

使用导电微凝胶 3D 生物打印含有神经血管网络的组织工程膀胱贴片