摘要：三维生物打印水凝胶支架内部结构的无损检测分析,对组织工程支架设计制造和生物功能实现具有重要意义。提出用扫频光学相干层析成像技术(SS-OCT)对三维生物打印的水凝胶支架进行无损成像和定量分析。设计和打印了4种代表性结构的三维水凝胶支架。用高分辨SS-OCT成像系统重建并揭示了支架内部三维结构,识别出打印支架与设计结构的差异以及孔融合、孔变形、通道堵塞等打印缺陷。基于阈值分割和形态操作的自动分析算法,定量表征了支架的孔隙大小及分布、实体支撑尺寸、孔隙率和三维连通性等结构参数。研究证明,OCT技术可以为三维生物打印水凝胶支架的优化设计、过程控制、功能分析提供有力工具。

摘要：提出一种基于光学相干层析成像(OCT)技术的水凝胶三维打印精准控制方法,利用OCT在线定量评价,通过迭代降低设计与打印间形态差异,提高了水凝胶打印的可控性和稳定性。实验结果显示,该方法能够准确地定量表征水凝胶三维打印支架的结构特征,并基于OCT表征结果的相关函数精准控制打印,使得支架平均孔隙尺寸与设计值的偏差从30%降低到2%。研究表明OCT技术可为组织工程中支架设计与表征、三维生物打印过程控制等提供具有潜力的精准化工具。

摘要：通过将三维(3D)生物打印的类肝水凝胶结构体,经肝表面贴覆法植入纤维化肝兔模型,探讨改善肝纤维化以及形成类肝组织结构的可行性。采用兔离体肝脏胶原酶消化法提取兔原代肝细胞,并采用四氯化碳(CC14)皮下注射诱导兔肝纤维化模型。选取30只肝纤维化兔,随机分为实验组、对照组、假手术组,每组10只。3D生物打印兔肝细胞-海藻酸钠-明胶3D水凝胶网格状结构体片段,经肝表面贴覆法植入兔纤维化肝,为实验组。植入16 d后,检测兔肝功能生化指标及肝脏组织病理学变化,观察肝纤维化的发展程度,以及类肝组织结构形成情况。按照设计的参数,打印出含有兔原代肝细胞的网格状水凝胶结构体。通过LIVE/DEAD双荧光染色观察,打印后肝结构体的细胞存活率为82%±3%。兔肝细胞水凝胶支架体内植入16天后,可见每个植入物的大部分支架材料尚未降解,未降解的植入物与肝脏贴合紧密,融合生长。通过检测兔肝功能生化指标及植入物之下的肝脏组织病理学观察,实验组兔肝功能生化指标分别为:ALT(90.26±13.05)U/L,AST(75.37±13.45)U/L,γGT(16.62±6.72)U/L,ALB(32.48±4.43)g/L,与对照组、假手术组之间比较均P>0.05。实验组、对照组、假手术组的肝纤维化程度病理学检查评分结果分别为2.95±0.50、3.11±0.58、3.02±0.62,各组之间比较均P>0.05。兔肝细胞-3D水凝胶支架的植入,使肝功能生化指标及兔肝脏纤维化程度稍有改善,但各组之间比较均无统计学意义。组织学观察结果表明,实验组植入物中肝细胞均匀分布,未见细胞变性及死亡,可形成类肝组织结构。3D生物打印的肝结构体具有再造肝样组织片段和实现部分肝功能的潜力,将在基础医学和临床之间搭建桥梁,为肝脏再生打下基础。

摘要：关节软骨损伤在临床中司空见惯,由于关节软骨特殊的生理结构,自身修复能力较差,传统的治疗手段多效果欠佳。如何修复软骨损伤成为临床上较棘手的问题之一,也因此愈发备受临床研究者们的关注。软骨组织工程使软骨完全修复再生成为可能。合适的支架是构建组织工程化软骨的关键,为取得关节软骨最佳的修复效果,新型组织工程支架的设计不断优化,多重复合的仿生支架、纳米支架材料、水凝胶支架是当下的研究热点。该文就目前用于软骨组织工程中新型支架的材料、设计及特性等的研究进展进行综述。