CELLINK’s INKREDIBLE+™ 生物打印和 Advanced BioMatrix’s LifeInk® 胶原被用于一项开创性的鼻软骨生物打印研究，该研究最近发表在《组织工程杂志》上。在这里，合著者艾伯塔大学同名实验室负责人Adetola Adesida教授和五年级博士研究生 Xiaoyi Lan 讨论如何将人类鼻软骨细胞3D生物打印到移植物中，移植物在小鼠模型皮下植入后保持稳定。
据Dr. Adesida 博士称，大约40%的皮肤癌患者会出现鼻部病变。例如，手术切除后，用患者胸腔的移植物重建受影响的鼻软骨是出了名的困难。在2014年的一项研究中，巴塞尔大学的研究人员使用软骨素Gide（一种半透性猪I型和III型胶原膜支架）成功地构建和植入了自体软骨移植物（Fulco，2014）。今年晚些时候，Lan正在为她的博士论文辩护。她说，在设计他们的研究时，临床批准的软骨-吉德支架是一个明显的对照，但她心目中的3D生物打印方案试图进一步改善手术结果。
Adesida博士是一位外科教授，也是Lan的顾问，他相信3D生物打印鼻软骨移植将通过显著简化手术室的操作而提供竞争优势。“对于支架工程软骨，外科医生受到供应商尺寸的限制，”他说，并指出了矩形软骨支架条的一个显著缺点，外科医生必须在手术室切割和成型。
在生物打印策略中，CELLINK INKREDIBLE 3D生物打印器能够基于CT扫描对结构进行解剖成型。当转换到临床环境中时，这一方案可以帮助外科医生放弃在手术室里数小时的雕刻。Dr Adesida 博士的实验室专注于开发基于自体细胞的组织工程策略，他设想重建外科医生可以轻松地放置定制的移植物，将其缝合到位，并将患者带入这段道路。
Dr Adesida 博士打趣道：“动物，人类，随便你怎么说。”
“胶原蛋白是生物体最喜爱的生物材料。” 他的实验室选择使用Advanced BioMatrix的LifeInk 200 I型胶原蛋白进行这项研究。Lan指出，LifeInk 200提供了更大的细胞-生物材料相互作用，通过将牛源生物墨水与悬浮水凝胶（新鲜）的自由可逆嵌入生物打印相结合，她能够解决可能阻碍动物水凝胶印刷适性的柔软性问题。
额外收获？LifeInk生物打印模型显示，与对照组软骨-Gide支架工程移植物相比，细胞外基质（ECM）的分布更为均匀，后者仅在膜的可渗透侧形成软骨基质。
在任何重建手术中，重塑都是一个主要问题。例如，植入数周后，患者最终可能会出现翘鼻子，因为细胞在愈合过程中会重塑ECM。因此，Adesida博士强调需要在植入前将3D生物打印软骨体外成熟7至9周；此时，结构应能承受缝合，抵抗重塑，避免进一步重塑。“随着时间的推移，生物打印软骨移植物的力学性能得到改善，”Adesida博士谈到这一有希望的结果时说道。此外，在小鼠模型中皮下移植的移植物经过5周的观察期后，3D生物打印的软骨不太可能变成骨骼，从而确保患者仍然可以呼吸和弯曲鼻子。
Adesida博士表示，接下来的关键步骤包括减少3D生物打印软骨在体外成熟所需的时间，从而使3D生物打印对外科医生和医疗系统更具经济吸引力。目前，软骨-Gide模型需要大约4周的培养时间，而LifeInk模型需要7到9周的培养时间。一旦他们缩小了这一差距，该团队期待着临床试验。“没有人在临床上使用3D生物打印的工程鼻软骨来重建皮肤癌患者，”这位教授指出。在 CELLINK 和 Advanced BioMatrix的持续支持下， Adesida实验室希望成为第一家！
Lan, et al. J Tissue Eng. 2022. DOI:10.1177/20417314221086368.
Lan, et al. FASEB J. 2021. DOI:10.1096/fj.202002081r.
Fulco, et al. The Lancet. 2014. DOI:10.1016/s0140-6736(14)60544-4.