用于心臟組織工程的多尺度導(dǎo)電支架的電流體動力學(xué)3D打印

供稿人:高慧,、高琳
供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

在進(jìn)行體外心肌自主收縮的研究時,，模擬體外心肌的分層微體系結(jié)構(gòu)在心臟組織工程中起著重要作用,。近日，西安交通大學(xué)研究團(tuán)隊利用熔融的電流體動力學(xué)3D打印技術(shù),，印刷出了具有多尺度,、多導(dǎo)向的纖維導(dǎo)電支架，來模擬心臟組織,，從而引導(dǎo)心肌細(xì)胞的同步收縮,。

圖1 心肌機(jī)構(gòu)

心肌細(xì)胞不同于其他細(xì)胞，心肌細(xì)胞會自主,、節(jié)律性跳動,，并且同步收縮，基于此,，心肌的結(jié)構(gòu)也有一定的特殊性,，從內(nèi)膜到外膜，心肌由多層特定取向的電活性組織組成,，并分布著多種纖維,。這些纖維引導(dǎo)心肌細(xì)胞的生長、收縮,，其中具有良好的導(dǎo)電性的浦肯野纖維對心肌細(xì)胞同步收縮起著重要作用,。

圖2 多尺度導(dǎo)電支架

西安交通大學(xué)研究團(tuán)隊利用電流體動力學(xué)技術(shù)，用聚己內(nèi)酯打印出了模擬膠原纖維的微米級PCL纖維,，用聚環(huán)氧乙烷,、PEDOT：PSS溶液打印出了模擬導(dǎo)電浦肯野纖維的納米級PEDOT：PSS-PEO導(dǎo)電纖維。將PCL纖維和導(dǎo)電纖維以一定的方向間隔平行排列,，旋轉(zhuǎn)45度再鋪一層,，以此類推，鋪四層,，這樣就形成了多層導(dǎo)向的導(dǎo)電支架,，來模擬心肌多層特定取向的結(jié)構(gòu)。在這種多尺度導(dǎo)電支架上種植心肌細(xì)胞,，可以使得心肌細(xì)胞根據(jù)纖維排列方向生長,，并增強細(xì)胞間的通訊，以實現(xiàn)同步收縮,。

通過該種混和的電流體動力學(xué)3D打印技術(shù)為特殊的肌肉組織提供了一種創(chuàng)新方法,，以滿足特定組織的不同需求，這種多尺度導(dǎo)電支架較單尺度支架能夠更好引導(dǎo)細(xì)胞層特異性排列,，對心肌細(xì)胞的體外培養(yǎng)提供了創(chuàng)新思路,。

利用該實驗下的多尺度支架培養(yǎng)心肌細(xì)胞，對心肌細(xì)胞的研究有重要作用，對心臟的再生也提供了可能,，對心臟相關(guān)疾病的治療有重要的意義,。

參考文獻(xiàn)：
Qi Lei, Jiankang He and Dichen Li, Electrohydrodynamic 3D printing of layer_specifically oriented, multiscale conductive scaffolds for cardiac tissue engineering, Nanoscale, 2019,11, 15195-15205.