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科技工作者之家 2020-07-17
来源:高分子科学前沿
心脏肌肉组织支持着心脏在人一生中平均超过二十亿次的跳动。层状心肌纤维组成复杂的三维结构,为心肌组织提供同步收缩力。每一层心肌纤维都高度平行,以通过紧密的离子通道连接将电信号转成最大化的收缩力。如此复杂的微结构令到体外模拟心肌纤维与组织困难重重。更是令学习纤维结构的改变对心肌收缩力的影响和体外测药充满挑战。近期加州大学圣地亚哥分校的Shaochen Chen教授实验室在《Biomaterials》杂志上发表了题为Direct 3D bioprinting of cardiac micro-tissues mimicking native myocardium的研究论文。作者们运用数字光处理3D生物打印技术和混合了高浓度心肌细胞的明胶衍生材料(GelMA),打印出设定的材料图案来诱导小鼠心室心肌细胞与纤维的排列(图1)。打印的心肌组织总长约2厘米,宽1厘米,厚250微米。心肌组织悬空在两个同时打印的微支柱(micro-cantilever)中间,以通过测量支柱位移来计算心肌收缩力(图1)。图1: a) 3D打印系统, b) 打印设计图案与序列, c) 打印微组织结构简略图, d) 打印心肌组织在重建后的心肌纤维的共聚焦显微成像相较于在传统玻璃上的2D细胞培养和有平行图案诱导的2D培养,3D打印在微支柱间的样本展现出更一致的心肌纤维方向性。十天和三十天的样本表现出高度平行的肌原纤维节(sarcomere)以及更似体内心肌细胞的肌原纤维节长度(图2)。当肌原纤维节表现出一致的方向性与合适的长度,心肌组织产生的总体收缩力将提高并且趋近于体内心肌水平。来源:Polymer-science 高分子科学前沿
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