“InterPore”支架采用生物可降解材料，避免了傳統(tǒng)金屬支架長期存留體內(nèi)可能引起的遠期并發(fā)癥，如支架內(nèi)血栓形成和炎癥反應。這種生物降解性還減少了患者對異物的心理負擔。“InterPore”微米纖維生物支架在生物相容性、細胞生長支持、力學性能和減少并發(fā)癥風險等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)金屬支架，展現(xiàn)出廣闊的應用前景。”

心肌組織持續(xù)的收縮舒張功能是人體心血管系統(tǒng)維持血液循環(huán)并為全身組織提供氧氣和營養(yǎng)的基礎。高密度心肌細胞的高度定向排布結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)這一功能的關鍵，保障了電信號的高效傳播和心肌的同步收縮。因此，重建天然心肌的高密度細胞定向排布結(jié)構(gòu)與有效的電耦合功能，對制造功能化三維活性心肌組織意義重大。

近期，西安交通大學李滌塵教授與賀健康教授團隊基于自主開發(fā)的靜電打印技術(shù)設計并制造了一種具有各向異性結(jié)構(gòu)、縱向連通多孔的“InterPore”微米纖維生物支架，實現(xiàn)了具有高密度細胞定向排列的活性心肌組織制造。微米纖維支架中相互連接的多孔能夠動態(tài)地、細胞介導地重塑纖維蛋白水凝膠，從而形成連續(xù)且機械穩(wěn)定的高密度定向細胞束。與具有網(wǎng)格式獨立孔的支架相比，大鼠原代心肌細胞形成的定向活性心肌組織顯著促進了電生理特性和同步收縮功能。使用多重接種策略，該團隊實現(xiàn)了8×107個/mL的等效細胞接種密度，促進了多細胞、血管化心肌組織的形成，并保障了組織的高活性和完整性。進一步，使用該策略與人源干細胞誘導心肌細胞相結(jié)合構(gòu)建出了定向的活性源心肌組織，并隨時間推移逐漸實現(xiàn)功能成熟。這些工作證明了InterPore微米纖維支架在心肌組織工程、藥物篩選和臨床治療中的具有巨大潛力。

圖1 “InterPore”微米纖維支架設計制造與引導高密度細胞定向排列原理圖

圖2 “InterPore”連通的縱向多孔結(jié)構(gòu)促進細胞定向連續(xù)排列

圖3 “InterPore”微米纖維支架可保障高密度定向細胞束結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

圖4 “InterPore”支架內(nèi)細胞介導的纖維蛋白水凝膠各向異性重塑微觀演化過程

圖5 孔隙連接三維定向活性心肌組織的結(jié)構(gòu)特征與電生理功能

圖6 多次接種實現(xiàn)高密度、高活性和多細胞復雜組織制造

圖7 人源定向活性心肌組織制造

相關研究成果以“Engineering Highly Aligned and Densely Populated Cardiac Muscle Bundles via Fibrin Remodeling in 3D-PrintedAnisotropic Microfibrous Lattices”為題發(fā)表在國際學術(shù)期刊《Advanced Materials》上。西安交通大學賀健康教授為論文的通訊作者，西安交通大學毛茅研究員與韓康博士生為論文共同第一作者。該工作得到了國家自然科學基金（52125501，52205317）支持。

原文鏈接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419380

來源
高分子科技

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