圖案化納米纖維膜+水凝膠制備生物3D打印人造皮膚替代品(2)
時間：2024-09-10 09:50 來源： EFL生物3D打印與生物制造 作者：admin 閱讀：次
4. 納米纖維結構促進細胞粘附并調節細胞形態
PN薄膜還表現出模擬膠原蛋白的納米纖維形態，并提供物理線索來指導細胞行為（圖4A）。細胞實驗說明PN薄膜提供了一個具有納米纖維形態的平臺，有利于細胞的快速粘附，并提供了模擬膠原蛋白的細胞環境（圖4B-F）。差異表達基因顯示PN薄膜的膠原模擬納米纖維通過改變轉錄基因表達和細胞形態來影響HDF的行為（圖4G-H）。
圖4 在凝膠切片和PN薄膜上接種的HDF的行為
5. CASS的構建
CASS由人工表皮層和人工真皮層組成。通過將兩層PN薄膜整合到封裝HDF的梯度打印水凝膠支架中來構建人工真皮。通過將人角質形成細胞 （HKC）接種到真皮表面形成人工表皮，并通過氣液界面孵育成熟。HDFs和HKCs分別用綠色熒光（CFDA SE）和紅色熒光（CMTPX）標記（圖5A）。對熒光圖像的分析顯示，HKCs分布在支架表面，而HDFs分散在整個水凝膠絲中（圖5B）。CASS孵育過程的照片顯示，經過5天的浸沒孵育和10天的氣液界面培養，成功制備了具有表皮層的CASS（圖5C-D）。HE、Masson染色和細胞角蛋白10（K10）熒光染色的圖像觀察到該表皮層的厚度從第5天的約20 μm增加到第15天的65 μm（圖5E）。這些發現共同表明了HKCs的增殖和分化，從而證實了表皮層的成功構建。
圖5 CASS的制造
6. 小鼠和豬的傷口愈合試驗
首先在小鼠模型中評估了CASS治療大面積皮膚缺損的效果。傷口面積變化、HE 和 Masson 三色染色結果表明，HASS+Cell和CASS+Cell在封裝的HDF和HKC的幫助下具有更強的促進傷口愈合的能力（圖6）。
圖6 小鼠全層傷口的體內修復
為了進一步評估CASS在治療全層傷口中的作用，使用四只Bama小型豬作為大型動物模型。在豬背上形成12個方形全層皮膚缺損（4厘米×4厘米），用CASS+Cell處理的傷口在術后第42天表現出優越的傷口愈合行為（圖7）。
圖7 豬全層傷口的體內修復
綜上，本文開發了一種具有梯度孔隙率和集成圖案納米纖維薄膜的3D生物打印CASS，以促進大面積皮膚缺損的傷口愈合。CASS具有優異的抗拉強度、抗斷裂性和耐縫性，并在氣液界面孵育后成功構建了表皮。在Balb/c裸鼠和Bama小型豬模型中，CASS有效加速了大面積皮膚缺損的再生，組織學分析表明，CASS治療的傷口上皮化和膠原沉積效果更好。總之，3D生物打印CASS在治療大面積皮膚缺損方面具有巨大潛力，納米纖維膜在這項研究中的整合為構建具有卓越機械性能和合適細胞環境的生物打印結構提供了有益的策略。
文章來源：
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04088
(責任編輯：admin)
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