生物3D打印心臟貼片的進展與挑戰綜述

心肌梗死（MI）會導致不可逆的心肌壞死，全球有2.5億人受到影響，已成為當今時代最重要的流行病之一。在過去幾年中，生物打印已經超越了單純將細胞融入生物材料的概念，而是戰略性地定義了細胞被打印的微環境（例如，結構、生物分子信號傳導、機械刺激等）。在各種生物打印應用中，心肌修復是朝著管理組織修復微環境取得最顯著進展的領域之一。

有鑒于此，來自濱州醫學院的Paul Santerre等團隊對心臟補丁生物打印中的最新生物醫學創新進行了批判性評估，特別考慮了生物材料設計參數、生長因子/細胞因子、生物力學和生物電調節，以及心肌組織的創新生物材料基“4D”生物打印（3D支架結構+時間形態變化）、免疫調節和持續釋放系統。

本文要點：

（1）關鍵挑戰包括生成大量心臟細胞的能力、實現高密度毛細血管網絡、建立與天然心臟細胞外基質相當的生物材料設計，以及管理復雜的系統，同時結合心臟組織微環境提示并建立既高速又精確的生物打印技術。這必須在考慮質量保證以實現可重復性和臨床轉化的同時完成。

（2）本文還詳細討論了生物打印后心臟補丁評估、存儲、交付和植入相關的當前臨床轉化障礙和監管問題。總體而言，本文提供了有關生物墨水（生物材料、細胞來源）、制造和后制造過程設計的洞見，這些過程與心臟補丁的生物打印相關，并強調了如何影響其臨床可行性和重要監管問題。

（3）本文強調，心臟補丁生物打印需要成像和3D建模技術人員、生物材料科學家、增材制造專家和醫療專業人員的廣泛合作。

（4）此外，這項工作還可以指導未來的心臟補丁生物打印領域，通過揭示機器人和自動化的潛在用途來提高生產力、降低財務成本，并使生物打印心臟補丁標準化和真正商業化。

文章來源：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.09.056

來源： EngineeringForLife