无材料生物3D打印心脏补片有望促进体内心脏再生

心力衰竭是人类的主要死亡原因之一。尽管在治疗和预防心力衰竭方面取得了进展，但患者数量仍在继续增加。研究团队最近开发了生物3D打印的无材料心脏组织，它具有改善心脏功能的潜力。

Enoch Yeung团队在WILEY发表了一篇名为Cardiac regeneration using human‐induced pluripotent stem，向我们展示了一种全新的生物3D打印心脏补片技术。

据了解，该心脏补片是使用生物3D打印技术结合细胞球体生成的，该细胞球体是由人类诱导的多能干细胞——心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞共同培养而成的。

图1(A)诱导多能干细胞分化的心肌细胞，鳞片=400CD31m。(B)由三种细胞共培养产生的球体，鳞片=200μm。(c和d)球体，CD31阳性染色。(B)球体，由三种类型的细胞共同培养而成，鳞片=200cdm。(c和d)呈μ阳性染色的球体。(C)洋红色：内皮细胞存在，比例尺=2 0 0μm。(D)绿色：单个球体肌钙蛋白T染色，比例尺=2 0 0μm。

研究团队通过打印并培养后，将心脏补片植入大鼠心肌梗死模型(n=6)。对照组(n=6)未植入心脏组织补片作为对照。术后4周，进行组织学和超声心动图检查再生潜能，实验组和对照组的存活率分别为100%和83%。心脏补片组梗死区内平均血管计数高于对照组。心脏贴片组瘢痕面积明显小于对照组。超声心动图显示实验组的心功能有改善的趋势，这一趋势与细胞外小泡斑块的产生增加有关。

图2(A)生物打印示意图，用于创建球体的细胞共培养，从球体到心脏补片的3D生物打印。(B)植入前生物打印的心脏补片，Scale bar=1000μm。(C)3D打印的心脏补片制作4周后TUNEL染色，黄色箭头：凋亡细胞，Scale bar=100μm。

图3(A)左冠状动脉前降支远端闭塞：绿色箭头，缝线，黄色为梗死区。实验组(n=6)植入蓝箭头(心脏补片)和黄色箭头(网膜补片)。(C)对照组(n=6)植入网膜补片。(d-g)大鼠术后4周细胞滞留的证据。上：网膜，中：补片区域，下：大鼠心脏。(d和e)人类核抗原(红色)、DAPI(蓝色)。斑片区红色：干细胞中存在人类核抗原。(D)：标尺=100dapi m，(E)：标尺=25dapi m。(f和g)肌钙蛋白T(绿色)，μ(蓝色)。绿色：肌钙蛋白T同时存在于大鼠心脏和补片区域。(F)：标尺=100μm，(G)：标尺=25μm。(h和i)肌钙蛋白T染色阳性对照和阴性对照，(H)：阳性对照，(I)：阴性对照，标尺=100μm。

图4(a和b)术后4周大鼠心脏的Masson三色染色。

图5(a和b)梗死区CD31染色。

图6(a和b)植入后4周进行超声心动图检查。

实验证明三维生物打印心脏补片具有促进心肌组织再生、促进梗死组织血管生成和减少瘢痕组织形成的潜力。