3D生物列印｜開創心血管再生醫學新紀元

隨著再生醫學與組織工程的迅速發展，3D生物列印技術正逐步改變心血管疾病的治療模式。根據《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》期刊於2021年發表的研究，科學家成功使用海藻酸鈉-明膠水凝膠（alginate–gelatin hydrogel）作為生物墨水，除了具備良好的可印性，其列印出的貼片還具有以下特色，包含生物相容性極高，可讓心臟內皮細胞生長，耐久性好，貼片不易瓦解可供後續移植使用、隨細胞長成之可收縮性，以及幫助細胞自己形成血管網絡的能力。 

為何選擇海藻酸鈉-明膠水凝膠？ 

海藻酸鈉-明膠水凝膠因其生物相容性與可調控的機械特性，成為理想的生物列印材料。研究顯示，這種水凝膠能夠支持心臟內皮細胞的生長與功能表現，並促進血管樣結構的形成，為心血管組織工程提供了堅實的基礎。 

AlgGel水凝膠使用3D生物列印機列印後之貼片 

圖片來源：CD Roche et al., 2021. (Figure 1B) 

心臟內皮細胞的功能性表現 

在列印後的結構中，心臟內皮細胞展現出良好的收縮性和功能性，模擬了心臟組織的自然行為。這種功能性的表現對於開發更真實的心臟疾病模型及藥物測試平台具有重要意義。 

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血管網絡的形成能力 

該研究中，列印的心臟內皮細胞能夠自發形成血管樣結構，這對於構建具有血管化的心臟組織至關重要。血管網絡的形成不僅提高了組織的生理功能，還有助於改善移植後的整合與存活率。 

使用 Imaris 軟體對 3D 生物列印貼片進行分析模擬 

由上圖可看出，3D 生物列印貼片內皮細胞形成的結構管腔內部，箭頭指示管壁的內表面（管腔）。 

圖片來源：CD Roche et al., 2021. (Figure 6C) 

臨床應用的前景與挑戰 

儘管這項技術在實驗室中取得了令人鼓舞的成果，但距離臨床應用仍需克服多項挑戰，包括大規模生產、長期穩定性及免疫相容性等問題。然而，這項研究為未來心血管疾病的個性化治療與組織再生提供了新的方向。 

結語 

3D生物列印心臟內皮細胞的成功，標誌著心血管再生醫學的一大步。隨著技術的不斷進步，未來有望實現功能性心臟組織的列印與移植，為心血管疾病患者帶來新的希望。 

參考文獻: 

Printability, Durability, Contractility and Vascular Network Formation in 3D Bioprinted Cardiac Endothelial Cells Using Alginate–Gelatin Hydrogels. 2021. 

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