BIONOVA X 3D生物打印機(jī)在構(gòu)建中的應(yīng)用之眼睛模型

1. Rapid 3D Bioprinting of a Multifactorial Model Recapitulating Pterygium Microenvironment

快速3D生物打印重現(xiàn)翼狀胬肉微環(huán)境的多因素模型

這篇文章主要介紹了如何通過快速3D生物打印技術(shù)構(gòu)建一個(gè)用于翼狀胬肉（pterygium）研究的多細(xì)胞模型，該模型重現(xiàn)了翼狀胬肉的微環(huán)境。以下是重點(diǎn)介紹模型構(gòu)建的詳細(xì)內(nèi)容：

研究背景
翼狀胬肉是一種常見的眼表面疾病，會(huì)導(dǎo)致角膜的血管化和慢性炎癥，進(jìn)而影響視力。然而，目前對(duì)翼狀胬肉的發(fā)病機(jī)制研究有限，現(xiàn)有的動(dòng)物模型或2D細(xì)胞培養(yǎng)模型難以完整再現(xiàn)這種疾病的病理過程。

3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用
為了更好地模擬翼狀胬肉的多細(xì)胞微環(huán)境，研究團(tuán)隊(duì)采用了DLP（數(shù)字光處理）3D生物打印技術(shù)，該技術(shù)可以精確且快速地打印出三維的水凝膠支架，并將人類結(jié)膜干細(xì)胞（hCjSCs）、免疫細(xì)胞和血管細(xì)胞共同封裝在支架中，形成了一個(gè)多細(xì)胞的3D疾病模型。

模型的細(xì)胞組成與打印過程

• 打印步驟：首先，通過無飼養(yǎng)層培養(yǎng)系統(tǒng)擴(kuò)展原代hCjSCs，隨后將hCjSCs、免疫細(xì)胞和血管細(xì)胞按層次封裝在生物墨水中，并通過DLP打印技術(shù)生成具有兩層結(jié)構(gòu)的3D模型。第一層包含hCjSCs和巨噬細(xì)胞，模擬了免疫細(xì)胞浸潤的炎癥反應(yīng)；第二層由HUVECs和纖維細(xì)胞組成，模擬了血管生成。
• 細(xì)胞來源：該模型由三類細(xì)胞組成，包括來自健康供體的人類結(jié)膜干細(xì)胞（hCjSCs）、巨噬細(xì)胞以及血管內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）。這些細(xì)胞共同構(gòu)成了一個(gè)能夠模擬翼狀胬肉病理特征的微環(huán)境。

模型的生物學(xué)表征

• 基因組學(xué)分析：研究團(tuán)隊(duì)通過RNA測序?qū)?D模型進(jìn)行了全基因組轉(zhuǎn)錄分析，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的2D培養(yǎng)模型相比，3D翼狀胬肉模型在炎癥反應(yīng)、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、血管生成等方面的基因顯著上調(diào)，展示了3D打印環(huán)境對(duì)細(xì)胞狀態(tài)的顯著影響。
• 細(xì)胞存活性與功能性：在打印后的3D模型中，細(xì)胞的存活率保持在較高水平，尤其是在較軟的水凝膠環(huán)境中，細(xì)胞的存活性和干細(xì)胞特性得到了很好保持。此外，模型中的hCjSCs成功分化為結(jié)膜杯狀細(xì)胞，表現(xiàn)出特征性粘蛋白的表達(dá)。

模型的應(yīng)用前景
該模型通過結(jié)合3D生物打印技術(shù)和干細(xì)胞技術(shù)，首次成功構(gòu)建了一個(gè)在體外模擬翼狀胬肉疾病微環(huán)境的模型，為未來的個(gè)性化醫(yī)療研究和藥物篩選提供了一個(gè)重要的平臺(tái)。由于其快速、可擴(kuò)展和高重現(xiàn)性，該模型還具有廣泛的臨床應(yīng)用潛力。

總結(jié)
這篇文章展示了如何通過DLP 3D生物打印技術(shù)，成功構(gòu)建了一個(gè)模擬翼狀胬肉微環(huán)境的多細(xì)胞3D模型。該模型能夠再現(xiàn)翼狀胬肉的病理特征，具有高效的細(xì)胞存活率和功能性，未來可以用于疾病研究和藥物測試。

2. Bioprinting of Dual ECM Scaffolds Encapsulating Limbal Stem/Progenitor Cells in Active and Quiescent Statuses

封裝角膜緣干/祖細(xì)胞的雙重ECM支架的3D生物打印

文章通過快速3D生物打印技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)雙重細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）支架，用于封裝角膜緣干/祖細(xì)胞（LSCs），并研究它們?cè)诨钴S和靜止?fàn)顟B(tài)下的行為。

背景與目的
角膜緣干細(xì)胞（LSCs）是維持角膜上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵細(xì)胞類型，廣泛用于治療角膜緣干細(xì)胞缺乏癥（LSCD）等角膜疾病。為了更好地研究LSCs與其微環(huán)境的相互作用，本文采用了數(shù)字光處理（DLP）技術(shù)，快速打印出基于不同ECM材料的水凝膠支架，封裝了LSCs并對(duì)其行為進(jìn)行了深入研究(3D Bioprinting of Dual …)。

雙重ECM支架的構(gòu)建

• 使用材料：主要采用了兩種不同的ECM材料，分別是甲基丙烯酸化明膠（GelMA）和甲基丙烯酸化透明質(zhì)酸（HAGM），并通過DLP生物打印技術(shù)構(gòu)建了微尺度的3D水凝膠支架。這兩種材料不僅能夠支持LSCs的存活，還能通過不同的機(jī)械性能影響細(xì)胞的行為(3D Bioprinting of Dual …)。
• 打印過程：DLP技術(shù)使用數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD）來控制光固化反應(yīng)，根據(jù)預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)圖案打印出復(fù)雜的3D支架。打印出的支架包含GelMA和HAGM兩個(gè)不同區(qū)域，分別用于模擬活躍和靜止的LSC狀態(tài)(3D Bioprinting of Dual …)。

LSCs的封裝與培養(yǎng)

• 細(xì)胞封裝：研究首先從兔角膜緣組織中分離出初級(jí)LSCs，并封裝在GelMA和HAGM支架中進(jìn)行培養(yǎng)。Live/Dead™染色結(jié)果表明，經(jīng)過7天的培養(yǎng)，LSCs在這兩種支架中均表現(xiàn)出高存活率(3D Bioprinting of Dual …)。
• 狀態(tài)差異：LSCs在GelMA基質(zhì)中表現(xiàn)出活躍的狀態(tài)，顯示出較高的增殖標(biāo)記（如KI67）表達(dá)，而在HAGM基質(zhì)中則表現(xiàn)出靜止?fàn)顟B(tài)，增殖標(biāo)記顯著減少，靜止標(biāo)記（如CD200、P27KIP1）顯著上調(diào)(3D Bioprinting of Dual …)。

Yin-Yang雙ECM模型的設(shè)計(jì)

• 研究進(jìn)一步結(jié)合GelMA和HAGM兩種ECM材料，設(shè)計(jì)并打印了一個(gè)雙重ECM的“Yin-Yang模型”。這個(gè)模型能夠同時(shí)在不同區(qū)域內(nèi)維持LSCs的活躍和靜止?fàn)顟B(tài)，模擬了真實(shí)組織中不同狀態(tài)的干細(xì)胞微環(huán)境(3D Bioprinting of Dual …)。
• 生物學(xué)驗(yàn)證：通過免疫熒光染色和流式細(xì)胞術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)LSCs在Yin-Yang模型中的不同區(qū)域表現(xiàn)出不同的生物學(xué)行為，活躍區(qū)域的細(xì)胞顯示出較高的增殖能力，而靜止區(qū)域的細(xì)胞則表現(xiàn)出較強(qiáng)的靜止標(biāo)記表達(dá)(3D Bioprinting of Dual …)。

模型的應(yīng)用與前景
這種雙ECM支架模型不僅能夠用于研究LSCs的狀態(tài)調(diào)控機(jī)制，還能夠作為一種創(chuàng)新的疾病模型和藥物篩選平臺(tái)。通過同時(shí)在一個(gè)模型中模擬干細(xì)胞的活躍和靜止?fàn)顟B(tài)，該平臺(tái)為研究干細(xì)胞在不同生理狀態(tài)下的行為提供了重要的工具(3D Bioprinting of Dual …)。

總結(jié)
該文章展示了如何通過DLP 3D生物打印技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)雙重ECM支架，用于封裝角膜緣干細(xì)胞，并研究了其在活躍和靜止?fàn)顟B(tài)下的行為。通過這個(gè)創(chuàng)新的Yin-Yang模型，研究人員能夠更好地模擬干細(xì)胞的復(fù)雜微環(huán)境，為未來的再生醫(yī)學(xué)和藥物篩選提供了新的研究平臺(tái)。
 

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