610早報：缺血性疾病的新型治療—「組織特異性生物染料」結合3D列印技術的組織工程血管

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Tissue Engineered Bio-Blood-Vessels ConstructedUsing a Tissue-Specific Bioink and 3D Coaxial Cell Printing Technique: A NovelTherapy for Ischemic Disease

發表狀況：Advanced Functional Materials , 2017

研究團隊：

研究背景：

1.內皮祖細胞由於其新生血管的潛力被當做治療數種缺血性疾病的理想細胞，然而，因為在缺血後組織的狀況致使內皮祖細胞在基於細胞的治療中表現出低的療效。

2.有研究表明，阿伐他汀(一種羥甲基戊二醯輔酶A還原酶抑製劑)具有良好的調控內皮祖細胞的能力，可以通過減少皮下血腫的生成來增強血管生成，促進內皮細胞的功能。

3.因為可以在預先設計的圖案和幾何形狀的生物材料中自由的定位細胞和生物分子，3D列印技術被認為是組織工程的通用技術。特別是3D同軸細胞列印技術通過耦合的核/殼的噴嘴擠出含有細胞的生物材料直接可以製造模擬血管的結構。

研究方法：

利用血管組織脫細胞的細胞外基質與海藻酸鈉混合組成混合的組織特異性生物列印原料。再將內皮祖細胞以及被聚乳酸微球包被的阿伐他汀與列印原料混在一起，利用3D同軸列印的機器來列印出含有細胞和藥物的血管類似結構。在小鼠模型中通過將結構移植到連接的靜脈附近來治療缺血性疾病來評估製造的生物血管。

研究結果：

1. 混合細胞外基質和海藻酸鈉的生物染料提供了一個有利的微環境來促進細胞粘附，擴散和分化。並且具有良好的剪切力學特徵。

2. 阿伐他汀可以增強內皮祖細胞的增殖能力，並且不會影響內皮祖細胞的遷移和表型維持。

3. 在體外生物血管可以保持細胞的活力並且內皮祖細胞會依附在生物血管上形成一層內皮。

4. 在體內生物血管增強了移植到體內的內皮祖細胞的存活以及分化，並且促進了缺血組織部位新生血管的形成。

研究結論：

包含有細胞/藥物的生物血管將提供一種新的對於缺血性疾病的療法。這種模型技術可以引導創新的治療思路，如開發缺血性疾病再生的新途徑，替代受損的血管，直接建立血管內組織/器官，構建血管模型和生物晶元。

英文摘要：

Endothelial progenitor cells (EPCs) are apromising cell source for the treatment of several ischemic diseases for theirpotentials in neovascularization. However, the application of EPCs incell-based therapy has shown low therapeutic efficacy due to hostile tissueconditions after ischemia. In this study, a bio-blood-vessel (BBV) isdeveloped, which is produced using a novel hybrid bioink (a mixture of vascular-tissue-deriveddecellularized extracellular matrix (VdECM) and alginate) and a versatile 3Dcoaxial cell printing method for delivering EPC and proangiogenic drugs(atorvastatin) to the ischemic injury sites. The hybrid bioink not onlyprovides a favorable environment to promote the proliferation, differentiation,and neovascularization of EPCs but also enables a direct fabrication of tubularBBV. By controlling the printing parameters, the printing method allows toconstruct BBVs in desired dimensions, carrying both EPCs andatorvastatin-loaded poly(lactic-co-glycolic) acid microspheres. The therapeuticefficacy of cell/drug-laden BBVs is evaluated in an ischemia model at nudemouse hind limb, which exhibits enhanced survival and differentiation of EPCs,increased rate of neovascularization, an remarkable salvage of ischemic limbs.These outcomes suggest that the 3D-printed ECM-mediated cell/drug implantationcan be a new therapeutic approach for the treatment of various ischemicdiseases.

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