生物打印出可自主排列细胞的肌肉 | 卓越亮点

骨骼肌是人体重要组成部分，在运动、代谢及免疫调节中发挥关键作用。尽管肌肉具备一定的自我修复能力，但对于因严重创伤或肿瘤切除导致的大范围骨骼肌缺损，仍缺乏有效的临床治疗手段。3D生物打印技术可利用含活细胞的水凝胶材料构建出具有复杂结构的人造组织，为大范围骨骼肌缺损修复提供了新的思路。然而，现有生物3D打印技术在分辨率和对微环境调控能力方面存在局限，难以复制天然骨骼肌中高度定向排列的细胞结构。

西安交通大学贺健康、孟子捷研究团队提出将生物静电打印与纤维蛋白/海藻酸钠复合水凝胶材料相结合，构建高精度的活性肌肉组织的策略。在电场作用下，纤维蛋白/海藻酸钠复合水凝胶在喷头出口处拉伸，在凝胶内部形成了定向排列的微细纤维结构，进而可引导肌肉细胞沿打印轨迹方向定向生长，最终构建出具有特定取向性的活性肌肉组织。

生物打印的纤维蛋白/海藻酸钠复合水凝胶纤维具有良好的生物相容性，能为肌肉细胞提供接近天然细胞外基质的生长条件，有效促进细胞的铺展与增殖。同时，生物静电打印过程中电场的作用使得水凝胶内部纤维呈定向排列，为细胞的定向生长提供了结构线索。为了进一步模拟体内生理环境，研究团队还在水凝胶中添加了导电成分，使构建的组织具有一定的电活性。实验结果表明，这种具有电活性的定向结构能够更好地促进肌肉细胞的有序排列和功能成熟。

大鼠植入实验结果显示，利用该方法构建的骨骼肌组织可有效修复肌肉缺损，促进新生肌肉组织的再生，并帮助受损肌肉恢复功能。