图案化纳米纤维膜+水凝胶制备生物3D打印人造皮肤替代品(2)

时间：2024-09-10 09:50 来源： EFL生物3D打印与生物制造作者：admin 阅读：次

4. 纳米纤维结构促进细胞粘附并调节细胞形态
PN薄膜还表现出模拟胶原蛋白的纳米纤维形态，并提供物理线索来指导细胞行为（图4A）。细胞实验说明PN薄膜提供了一个具有纳米纤维形态的平台，有利于细胞的快速粘附，并提供了模拟胶原蛋白的细胞环境（图4B-F）。差异表达基因显示PN薄膜的胶原模拟纳米纤维通过改变转录基因表达和细胞形态来影响HDF的行为（图4G-H）。

图4 在凝胶切片和PN薄膜上接种的HDF的行为

5. CASS的构建

CASS由人工表皮层和人工真皮层组成。通过将两层PN薄膜整合到封装HDF的梯度打印水凝胶支架中来构建人工真皮。通过将人角质形成细胞（HKC）接种到真皮表面形成人工表皮，并通过气液界面孵育成熟。HDFs和HKCs分别用绿色荧光（CFDA SE）和红色荧光（CMTPX）标记（图5A）。对荧光图像的分析显示，HKCs分布在支架表面，而HDFs分散在整个水凝胶丝中（图5B）。CASS孵育过程的照片显示，经过5天的浸没孵育和10天的气液界面培养，成功制备了具有表皮层的CASS（图5C-D）。HE、Masson染色和细胞角蛋白10（K10）荧光染色的图像观察到该表皮层的厚度从第5天的约20 μm增加到第15天的65 μm（图5E）。这些发现共同表明了HKCs的增殖和分化，从而证实了表皮层的成功构建。

图5 CASS的制造

6. 小鼠和猪的伤口愈合试验

首先在小鼠模型中评估了CASS治疗大面积皮肤缺损的效果。伤口面积变化、HE 和 Masson 三色染色结果表明，HASS+Cell和CASS+Cell在封装的HDF和HKC的帮助下具有更强的促进伤口愈合的能力（图6）。

图6 小鼠全层伤口的体内修复

为了进一步评估CASS在治疗全层伤口中的作用，使用四只Bama小型猪作为大型动物模型。在猪背上形成12个方形全层皮肤缺损（4厘米×4厘米），用CASS+Cell处理的伤口在术后第42天表现出优越的伤口愈合行为（图7）。

图7 猪全层伤口的体内修复

综上，本文开发了一种具有梯度孔隙率和集成图案纳米纤维薄膜的3D生物打印CASS，以促进大面积皮肤缺损的伤口愈合。CASS具有优异的抗拉强度、抗断裂性和耐缝性，并在气液界面孵育后成功构建了表皮。在Balb/c裸鼠和Bama小型猪模型中，CASS有效加速了大面积皮肤缺损的再生，组织学分析表明，CASS治疗的伤口上皮化和胶原沉积效果更好。总之，3D生物打印CASS在治疗大面积皮肤缺损方面具有巨大潜力，纳米纤维膜在这项研究中的整合为构建具有卓越机械性能和合适细胞环境的生物打印结构提供了有益的策略。

文章来源：
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04088

(责任编辑：admin)

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