3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart

制备了一种为工程生物组织构建复杂胶原支架的 3D 打印技术。胶原蛋白凝胶是通过调节 pH 值来控制的，并且可以在打印时提供高达10微米的分辨率。细胞可以嵌入胶原蛋白中，也可以通过嵌入明胶球将孔引入支架中。胶原蛋白是人体细胞外基质的主要成分。制造能够复制组织和器官的结构和功能的胶原支架已被证明具有挑战性。我们提出了一种 3D 生物打印胶原蛋白的方法，使用悬浮水凝胶 (FRESH) 的自由形式可逆嵌入来设计从毛细血管到整个器官的各种尺度的人类心脏组件。pH 驱动凝胶化的控制提供了20微米的细丝分辨率、一种能够快速细胞浸润和微血管化的多孔微结构，以及用于制造和灌注多尺度脉管系统和三叶瓣的机械强度。我们发现 FRESH 3D 生物打印心脏准确地再现了由显微计算机断层扫描确定的患者特异性解剖结构。印有人类心肌细胞的心室显示同步收缩、定向动作电位传播和收缩峰值期间壁增厚高达 14%。