[发明专利]基于细胞团簇3D打印的血管化组织构建方法及其应用

说明书

本发明涉及生物医疗材料领域，具体涉及一种基于细胞团簇直接3D打印的血管化组织构建方法,包括如下步骤：微孔板制备、内皮化细胞团簇生成、3D打印和血管化组织的构建，得到血管化组织。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体的说，涉及一种基于细胞团簇直接3D打印的血管化组织快速构建方法和应用。

背景技术

人体内细胞密度为10⁸-10⁹细胞/cm³，一个有效的体外模型需要同时满足可比拟体内的细胞密度、细胞功能及发生血管化现象。具有高细胞密度与细胞功能的体外仿生血管化组织模型在创伤修复、器官置换、肿瘤微环境机制研究和药物毒性检测领域都具有重要的应用前景。

从组织结构的致密性而言：传统的组织工程制备方法，一般是将单个细胞包埋在胞外基质(例如,明胶体系)中进行组织培养，这样制备的组织其细胞密度不高。传统的喷墨式生物打印技术中细胞密度常限制在10⁵到10⁶量级，依靠单个细胞增殖生成团簇，长成的团簇大小均一性差，空间分布呈无序性，同时打印过程中力学、电场、温度等条件易对细胞造成损伤，导致构建的组织模型无法实现与体内可比拟的细胞分布和细胞密度。如图7所示。

从组织的培养时间而言：传统的细胞打印依靠单个细胞增殖，利用细胞的自组装能力在体外环境中先形成团簇，再进一步形成所需的组织，一般而言形成细胞团簇需要一周左右的时间，进一步形成血管化组织需要一周左右的时间，整个培养周期长，时效性差。如图7(Bioengineered 3D platform to explore cell-ECM interactions and drugresistance of epithelial ovarian cancer cells.Biomaterials.2010 Nov；31(32):8494-506)和图8(Coaxial bioprinting of cell-laden vascular constructs using agelatin-tyramine bioink.Biomater Sci.2019 Aug 21)所示。

从组织的血管化程度而言：传统的血管化组织制备方法，依靠组织表面内皮涂附，或依靠组织内内皮细胞的自组装，形成的组织内部未发生血管化或血管化程度低，这样获得的组织，无法实现长期培养、与体内比拟的功能性，因而不可作为一种有效的病理模型用于指导精确的药物评价，也难以预期可进行体内移植、并与原生组织融合。如图7(Bioengineered 3D platform to explore cell-ECM interactions and drugresistance of epithelial ovarian cancer cells.Biomaterials.2010 Nov；31(32):8494-506)和图8(Coaxial bioprinting of cell-laden vascular constructs using agelatin-tyramine bioink.Biomater Sci.2019 Aug 21)所示。

也就是说，现有技术中缺乏快速制备血管化致密结构的体外组织的方法，用来克服现有技术中的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种细胞密度高、培养时间短的血管化组织构建方法。

为了解决上述技术问题：

本发明提供一种基于细胞团簇直接3D打印的血管化组织构建方法,包括如下步骤：

(1)微孔板制备：制备微孔板，并对微孔板进行表面疏水处理；

(2)内皮化细胞团簇生成：在微孔板中接种包含内皮细胞的异质细胞液，培养，得到内皮化细胞团簇；

(3)3D打印：将生物墨水与步骤(2)中的内皮化细胞团簇混合，3D打印，得到内皮化的组织结构；