哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授课题组 Matter/Adv. Mater.：冷冻生物打印技术的研发、优化和应用

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现有生物打印组织的一个显著缺点是由于制造和储存的复杂性而难以广泛应用。近日，哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授课题组报道了一种独特的冷冻生物打印策略，通过结合挤出式生物打印和冷冻保存，同时制备和冷冻保存负载细胞的组织结构。通过使用具有精确可控温度的冷冻板设计以及冷冻保护生物墨水的优化，来研究冷冻生物打印的可行性和有效性（图 1）。有意思的是，原位冷冻过程进一步提高了载有细胞的水凝胶生物墨水的可打印性，以实现打印自由形式的结构。研究进一步评估了生物墨水不同成分在低温冷冻生物打印环境下对细胞活性的影响，而功能性最终通过细胞分化和鸡胚离体实验进行了验证。该方法将对生物打印组织结构的储存和运输产生深远影响，使得其将来的应用转化性得以显著提高。

图1  用于同时制备和冷冻保存的冷冻生物打印示意图。

该文章以“Freeform Cell-Laden Cryobioprinting for Shelf-Ready Tissue Fabrication and Storage”为题发表在《Matter》上。哈佛大学医学院、McGill大学联合培养博士Hossein Ravanbakhsh，哈佛大学医学院、四川大学华西临床医学院联合培养博士罗泽宇，哈佛大学医学院、郑州大学访问学者张响为论文的共同第一作者，通讯作者为哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238521006135

研究者进一步采用冷冻保护生物墨水进行了广泛的应用性验证。利用优化好的冷冻保护生物墨水，同时使用具有精确温度控制的冷冻板，在负载细胞的情况下可以直接在垂直方向上进行挤出式生物打印。有趣的是，垂直冷冻生物打印使得定向冷冻成为可能，由此创造了包含在垂直方向上互连的微通道的结构，也增强了水凝胶的机械性能。与标准水凝胶中的相同细胞相比，垂直冷冻生物打印水凝胶支架中的骨骼肌成肌细胞显示出增强的细胞活力、伸展和排列形态。该方法进一步扩展到多材料打印，在界面组织工程中寻找潜在应用，例如创建肌肉-肌腱单元和肌肉-微血管单元。这种的独特的垂直冷冻生物打印技术在各向异性组织的组织工程、药物发现和个性化治疗等中将有广泛应用（图2）。

图2  垂直冷冻生物打印示意图及其在肌肉组织工程中的应用。

该文章以“Support Bath-Free Vertical Extrusion Cryo(bio)printing for Anisotropic Tissue Manufacturing”为题发表在《Adv. Mater.》上。哈佛大学医学院、四川大学华西临床医学院联合培养博士罗泽宇，哈佛大学医学院、南京林业大学联合培养博士唐国胜 （现广州医科大学教授）为论文的共同第一作者，通讯作者为哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202108931

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