BIONOVA X 3D生物打印机在心脏模型构建中的应用_abio生物试剂品牌网

abiopp12个月前 (03-28)未命名100

二心脏组织模型（Heart tissue model）
1. 3D Bioprinting of Cardiac Microtissues Mimicking Native Myocardium
模拟天然心肌的心脏微组织的3D生物打印

背景
心脏是由各向异性排列的心肌细胞组成的复杂三维（3D）组织，其收缩功能是心脏泵血的核心。然而，现有的工程技术在体外模拟这些心肌组织时，面临着使心肌细胞在3D空间内正确对齐和分化的挑战。因此，研究团队开发了一种新的3D生物打印方法，用于构建具有生理功能的心脏微组织，以更好地模拟心肌的功能和结构。

3D生物打印技术
本文采用了微尺度连续光学打印（μCOP）技术，这是一种能够快速打印心肌细胞和支架的技术。μCOP系统通过将数字微镜设备（DMD）控制的图案投影到预聚合溶液中，从而逐层打印出三维结构。心肌细胞被包裹在光交联水凝胶（如甲基丙烯酸化明胶GelMA）中，形成微结构化的心脏组织。

心脏微组织的构建
在实验中，研究人员使用来自新生小鼠的心室心肌细胞（NMVCMs），将这些细胞嵌入到甲基丙烯酸化明胶（GelMA）水凝胶中，通过3D生物打印生成具有特定结构的心脏微组织。打印出的组织展示了心肌细胞与微结构对齐的能力，模仿了天然心肌的肌原纤维排列。

力学测试与功能评价
打印出的心脏组织通过一个集成的3D打印力测量系统测量其收缩产生的力。结果显示，对齐的3D心肌微组织比传统的2D心肌组织产生了近两倍的力。同时，研究人员还通过不同的几何图案测试了对细胞排列和组织收缩力的影响。更复杂的图案，如网格状或随机图案，会导致心肌细胞的排列和收缩力减弱，而简单的线性图案能够显著增强细胞的对齐和组织力(3D Bioprinting of Cardi…)。

钙瞬变的测量
心脏组织的功能通过钙瞬变波形进行测量，研究人员发现，在使用异丙肾上腺素（一种促心脏收缩的药物）处理后，心肌组织的钙瞬变幅度和衰减速率显著增加，展示了组织对药物的生理响应。这一结果验证了打印的心脏微组织在药物筛选和疾病模型构建中的潜在应用价值(3D Bioprinting of Cardi…)。

总结
该文章通过快速3D生物打印技术成功构建了具有生理功能的心脏微组织模型，并展示了这种模型在研究心肌细胞对齐、组织收缩力和药物反应等方面的潜力。这种仿生心脏微组织有望成为心脏疾病模型和新药筛选的理想工具。

2. RaPId 3D Bioprinting of a Human iPSC-derived Cardiac Micro-Tissue for High-Throughput Drug Testing
快速3D生物打印人iPSC来源的心脏微组织用于高通量药物测试

背景与目的
心脏病是全球主要的健康问题之一，导致大量的死亡。因此，开发用于心脏病药物筛选的精准模型至关重要。现有的二维（2D）培养模型和动物模型虽然能够提供一些信息，但它们不能完全反映人体心脏组织中的复杂细胞-细胞、细胞-基质和细胞-组织相互作用。基于此，本研究开发了一种通过3D生物打印技术构建的人类诱导多能干细胞来源的心脏微组织模型（hiPSC-CMs），用于高通量药物测试。

3D生物打印技术

打印时间非常短，整个过程在几秒钟内完成，使得细胞在打印过程中能够保持活力。
研究团队使用了微连续光学打印（μCOP）技术，这种技术能够通过快速光固化，将细胞和水凝胶材料打印成复杂的三维结构。
心脏组织的结构：打印出的心脏微组织包括一个基底层、柱状支架层以及嵌入细胞的GelMA层。这些柱状支架用于测量心脏组织的收缩力，同时提供力学应力，帮助心肌细胞对齐。

心脏微组织的构建与培养

使用人类诱导多能干细胞（hiPSCs）分化成心肌细胞，并与人类心室成纤维细胞（HCFs）混合，共同嵌入到水凝胶中，通过3D生物打印生成心脏微组织。
打印后的组织在培养中能够保持良好的存活率，并且经过7天的培养后，心肌细胞展示了有序的肌节排列和成熟的功能表型。

心脏组织功能测试

研究中，心脏微组织展示了明显的跳动表型，通过测量柱的位移，可以量化其收缩力和心跳频率（BPM）。通过加入荧光微珠，研究人员能够更精确地跟踪微组织的收缩位移，并记录组织的收缩图谱。
研究进一步验证了这些3D打印的心脏微组织能够对药物做出反应。在实验中，使用了两种常用的心脏相关药物异丙肾上腺素（ISO）和维拉帕米（VERA）进行药物测试。结果显示，打印的心脏微组织能够根据不同剂量的药物表现出显著的收缩频率和位移变化。

模型的应用与前景
这种3D生物打印心脏微组织模型展示了其在药物筛选和心脏疾病研究中的巨大潜力。通过快速、精确的3D打印，研究人员可以批量制造这种微组织，用于高通量药物筛选。此外，该模型还可以与多器官芯片系统结合，用于更广泛的疾病研究和个性化医疗测试。

总结
这篇文章通过快速3D生物打印技术成功构建了一个用于药物筛选的人iPSC来源的心脏微组织模型。该模型不仅能够精确模拟心脏组织的结构和功能，还能有效地用于高通量药物筛选，具有广泛的应用前景，尤其是在心脏药物开发和个性化疾病研究领域。