间充质干细胞与内皮细胞3D仿生分布设计促进组织工程支架血管化的效果

摘要

目的 通过同轴生物3D打印技术构建间充质干细胞（MSCs）与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的3D仿生分布设计支架（Shell-Core支架），并对该种支架的仿生血管化功能进行实验验证。方法 通过同轴生物3D打印技术构建Shell-Core支架，并通过光镜、染色实验等方式对其仿生结构进行检测。通过分组观察比对、细胞划痕实验检测其体外促血管化效果。采用实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）检测仿生支架细胞的RNA表达水平。结果 成功构建了Shell-Core支架，其结构具有高度保真性，该结构可以保持到构建后的第7日。细胞增殖实验显示在第7日可以观察到支架中细胞增殖速度超过2D平面下混合培养的细胞增殖速度。细胞划痕实验显示Shell-Core条件培养基处理组的HUVECs划痕缩短距离大于细胞随机散在分布的3D-Mix条件培养基处理组和无血清DMEM处理组[（431.6±=-33.6）μm vs.(378.7±22.5)μm vs.(302.3±20.1)μm，均P <0.01]。将仿生分布设计的组织工程体外培养7 d后在荧光显微镜下可以观察到表达绿色荧光蛋白的HUVECs仍维持在设计的核通道内，并向四周自组装出内皮细胞芽。qRT-PCR的结果显示Shell-Core支架中细胞的MMP-9基因表达高于3D-Mix支架[（1.55±0.06）倍，P <0.01].结论Shell-Core支架在确保了仿生设计结构高度保真性的同时具有促进血管化的作用，为解决组织缺损的修复、制造血管化的工程器官提供了新思路，也可为药物测试、研究血管发生等提供新的组织模型。

关键词

同轴生物3D打印 / 预血管化 / 仿生设计 / 间充质干细胞 / 血管生成 / 组织修复

基金资助

广东省自然科学基金（2023A151501261）