血管疾病的体外建模为药物筛选和机制研究提供了一个有用的平台,通过重现原生组织的基本结构和生理特征。生物打印是一种新兴技术,提供高分辨率的三维能力,最近已被用于模拟各种组织及其相关疾病。血管由多层不同细胞类型组成,并根据血管类型的不同经历不同的机械条件。特别是内膜层直接暴露于诱导剪切应力的血液动力学条件,这反过来又影响血管生理学。三维生物打印技术解决了先前血管模型的结构限制,通过整合支持细胞如平滑肌细胞、几何属性如扩张、曲率或分支,或机械刺激如剪切应力和搏动压力。
有鉴于此,
来自韩国中央大学的Jeong-Kee Yoon等团队
综述了血管的生理学以及包括动脉粥样硬化、血栓形成、动脉瘤和肿瘤血管生成在内的目标疾病的病理生理学。此外,文章讨论了利用生物打印技术制造体外三维血管疾病模型的最新进展,同时探讨了当前的挑战和未来将潜在临床转化应用于治疗干预的前景。
本文要点
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(1)
本综述介绍了利用生物打印技术和生物墨水模拟各种血管疾病的进展。3D生物打印技术在疾病建模应用中的研究,通过在3D环境中共培养血管细胞,并整合直或弯的血管结构、诱导炎症的生物因子如TNF-α或h-LDL,以及血液动力学条件如剪切应力等,已在模拟和理解真实疾病方面发挥了关键作用。这使得能够重现复杂的仿生血管结构,并作为临床前药物筛选模型确定市售治疗药物的有效性。
(2)
就重现人体血管复杂性而言,VdECM(血管脱细胞外基质)和合成水凝胶复合材料被认为适用于提供高生物相容性和与体内相似的组织环境。
(3)
最新研究正朝着血管细胞与包括免疫细胞在内的血管周围细胞的新组合方向发展,以实现血管障碍动态微环境的逼真模拟。这种方法涉及使用多种生物墨水和喷嘴来整合多种细胞类型,以创造狭窄结构或紊乱的血流条件。
参考资料:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/adc03a
来源:
EngineeringForLife
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