【全文概要】
大尺寸的骨缺损修复仍然是临床上的一个巨大挑战。
干细胞衍生的骨类器官在这一领域显示出巨大的潜力；然而，特殊的需求阻碍骨类器官的发展，包括
需要支架和混合细胞外基质（
ECM
）提供强大的机械支持
。在这种背景下，生物打印技术已经成为制备骨组织复杂结构的有力手段。本研究
以明胶
/
海藻酸甲酯
/
羟基磷灰石
(GelMA/AlgMA/HAP)
组成的新型生物墨水为载体，制备了高度复杂的骨细胞外基质模拟物
。生物打印支架促进了大规模生物打印骨类器官的长期培养和逐渐成熟，促进细胞多向分化，并对骨形成的初始阶段提供更有价值的见解。
生物墨水固有的自矿化特性非常接近于天然骨的特性，使有机体在体外和体内的应用中都能增强骨修复
。这一开创性的研究推动骨组织工程领域的发展，且将其转化为实际应用具有重要的前景。本研究以“
Engineering Large-Scale Self-Mineralizing Bone Organoids with Bone
Matrix-Inspired Hydroxyapatite Hybrid Bioinks
”为题发表在《
Advanced
Materials
》上。
【图文解读】
示意图
1.
研究设计和实验过程示意图
图
1.
合成的甲基丙烯酸明胶（
GelMA
）、
GelMA/
海藻酸甲基丙烯酸酯
(GelMA/AlgMA)
生物打印支架、
GelMA/AlgMA/
羟基磷灰石
(GelMA/AlgMA/HAP)
生物墨水及其相应支架的分析和评价
图
2.
生物打印负载
BMSCs
的
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官的生物相容性
图
3.
生物打印
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官促进体外成骨
图
4.
GelMA
、
GelMA/AlgMA
打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官的体外自矿化
图
5.
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官促进体内成骨
图
6.
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官在体内具有多向细胞分化的功能
图
7.
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官体内的自矿化
图
8.
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官的多细胞结构和骨基质形成
图
9.
体内培养
4
周后，
BMSCs
在
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官的
mRNA
测序
图
10.
体内植入后
4
周和
8
周的
Micro-CT
和新骨形成的组织学评估
图
11.
体内植入
8
周后新生骨的基因序列
图
12.
生物打印支架和骨类器官的体内降解和细胞毒性的评估
图
13.
GelMA
、
GelMA/AlgMA
生物打印支架和
GelMA/AlgMA/HAP
骨类器官的优点和作用机理
【亮点提炼】
-
1.
构建骨类器官，目前大多数软组织类器官，本研究构建硬组织类器官。
-
2.
