利用3D生物打印技術(shù)制備豬骨骼肌組織用于培養(yǎng)肉的生產(chǎn)
導(dǎo) 讀
2021年11月8日，中國肉類食品綜合研究中心：Yingying Li（1作）......、Shouwei Wang*（通訊）等在未來食品學(xué)報《Journal of Future Foods》在線發(fā)表了題為“Porcine skeletal muscle tissue fabrication for cultured meat production using three-dimensional bioprinting technology”的研究文章。
培養(yǎng)肉，也被稱為細(xì)胞肉/潔凈肉，由體外動物細(xì)胞可控增殖、定向分化、收集和加工而來的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的肉類生產(chǎn)相比，培養(yǎng)肉是在無菌實驗室/工廠中生產(chǎn)的，是清潔、安全和可持續(xù)的。
水凝膠由于其高含水量、物理結(jié)構(gòu)、機械性能和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是目前首選的生物墨水。它們能模擬細(xì)胞周圍的細(xì)胞外基質(zhì)，為細(xì)胞生長提供有利的環(huán)境，使細(xì)胞間相互作用和生化信號交換得以進行。目前，單一的天然凝膠材料不能完全滿足良好生物墨水的特性，而不同生物墨水的組合使它們各自的優(yōu)勢得以利用。
因此，在這項研究中，研究人員開發(fā)了兩種復(fù)合水凝膠生物墨水，即離子固化的海藻酸鹽-明膠水凝膠（AG）和光固化的GelMA - 絲素蛋白水凝膠（GS），用于構(gòu)建用作培養(yǎng)肉的3D骨骼肌組織。通過改變不同比例的水凝膠生物墨水的印刷特性，選擇最優(yōu)的生物墨水構(gòu)建豬骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞（PMSCs）3D培養(yǎng)體系，制備出最能模擬體內(nèi)肌肉狀態(tài)的肌肉組織，從而克服了由于PMSCs在體外貼壁生長而導(dǎo)致的培養(yǎng)肉中結(jié)構(gòu)塊小的局限性。
左下方「閱讀原文」獲取摘要DOI：10.1016/j.jfutfo.2021.09.005
全文共1323字，預(yù)計閱讀時間4分鐘
成果介紹
該文采用3D生物打印技術(shù)模擬動物體內(nèi)生長環(huán)境，構(gòu)建體外3D細(xì)胞培養(yǎng)體系。研究人員首先制備了兩種不同固化工藝不同比例的水凝膠生物墨水，分別為離子固化的海藻酸鈉-明膠復(fù)合水凝膠和光固化的甲基丙烯酸酯化明膠（GelMA）-絲素蛋白復(fù)合水凝膠，并比較其流變性能、機械性能和生物相容性。
結(jié)果顯示，4%GelMA-20%絲素蛋白水凝膠（GS2）表現(xiàn)出良好的性能，并與豬骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞混合進行3D打印，分別構(gòu)建了大小為15mm×15mm、孔隙度為1000μm的4層、6層和8層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)16天后，4層和6層網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)形成由多核肌管組織的致密肌纖維。這些結(jié)果表明，3D生物打印和GelMA-絲素蛋白水凝膠在制備豬骨骼肌組織用于培養(yǎng)肉方面具有巨大的潛力。
▲3D細(xì)胞打印結(jié)構(gòu)的機械性能。（A）在37℃下放置3天的AGs的印刷結(jié)構(gòu)圖像；（B） GS0、GS1、GS2和AG3的印刷結(jié)構(gòu)在7天后的圖像；（C）用GS2水凝膠印刷的結(jié)構(gòu)在0、3、7、14、21天時的完整性的展示圖片；（D）3D生物打印機；（E）3D生物打印過程。
原文鏈接https://doi.org/10.1016/j.jfutfo.2021.09.005
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