牵张力对三维打印组织血管管腔形成的影响

作     者：顾诚 曹高标 张志强 乐颖影 巨积辉 张广亮 俞程浩 左睿 徐驰 侯瑞兴 Gu Cheng;Cao Gaobiao;Zhang Zhiqiang;Le Yingying;Ju Jihui;Zhang Guangliang;Yu Chenghao;Zuo Rui;Xu Chi;Hou Ruixing

作者机构：苏州瑞华骨科医院手外科苏州215104 

出 版 物：《中华烧伤与创面修复杂志》 (Chinese Journal of Burns And Wounds)

年 卷 期：2023年第39卷第6期

页      面：565-572页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(31900969) 江苏省自然科学基金面上项目(BK20221245) 苏州市科技计划项目(SKY2022087) 

主　　题：打印,三维 人脐静脉内皮细胞 人皮肤成纤维细胞 牵张力 血管形成 

摘      要：目的探讨牵张力对三维打印组织血管管腔形成的影响。方法采用实验研究方法。取2020年9月—2021年5月于苏州瑞华骨科医院妇产科生产的3名健康产妇(年龄22~35岁)弃用的脐带组织,提取人脐静脉内皮细胞(HUVEC);取2020年9月—2022年9月于苏州瑞华骨科医院手外科行创面修复术的10例男性患者(年龄20~45岁)的废弃正常皮肤组织,提取人皮肤成纤维细胞(HSF)。鉴定2种细胞后取第4~6代细胞进行后续实验。以HUVEC、HSF为种子细胞,以聚己内酯、明胶、透明质酸、纤维蛋白原为支架材料,借助三维生物打印技术,构建三维打印血管化组织。将间距6、10 mm的聚己内酯支架及无聚己内酯支架的打印组织分别设为6 mm间距聚己内酯组、10 mm间距聚己内酯组和无聚己内酯组。培养4 d,取10 mm间距聚己内酯组打印组织,采用细胞活力检测试剂盒检测细胞存活情况并计算细胞存活率。培养14 d,取3组打印组织,肉眼观察组织形变情况;行免疫荧光染色,观察组织中纤丝状肌动蛋白排列,观测组织血管管腔直径、总长度与分支数。设计并打印另带有微弹簧结构的上述3组组织,培养9 d,根据力-位移曲线测量打印组织所受牵张力。以上实验样本数均为3。对数据行单因素方差分析、Tukey检验。结果培养4 d,10 mm间距聚己内酯组打印组织细胞存活率为(91.3±2.2)%。培养14 d,无聚己内酯组打印组织形变不明显,6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织发生明显形变。培养14 d,无聚己内酯组打印组织纤丝状肌动蛋白的排列无特定方向,而6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织中纤丝状肌动蛋白的排列具有方向性。培养14 d,6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织血管管腔直径分别为(6.0±1.3)、(10.8±1.3)μm,均明显大于无聚己内酯组的0μm(P0.05),10 mm间距聚己内酯组打印组织血管管腔直径明显大于6 mm间距聚己内酯组(P0.05);6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织血管总长度、分支数均明显短/少于无聚己内酯组(P0.05),10 mm间距聚己内酯组打印组织血管总长度、分支数均明显短/少于6 mm间距聚己内酯组(P0.05)。培养9 d,6 mm间距聚己内酯组和10 mm间距聚己内酯组打印组织受到的牵张力分别为(2340±59)、(4284±538)μN,均明显大于无聚己内酯组的0μN(P0.05);10 mm间距聚己内酯组打印组织受到的牵张力明显大于6 mm间距聚己内酯组(P0.05)。结论三维打印支架结构能对打印组织施加不同大小的牵张力,可通过调控牵张力大小调控打印组织的血管管腔直径。