3D打印海藻酸钠-GelMA-细菌纳米纤维素-RSC96细胞复合支架及其相容性研究

【作者】 吴宗熙； 谢尚； 单小峰； 李箐； 蔡志刚；

【机构】 北京大学口腔医院口腔颌面外科； 北京大学口腔医院口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室；

【摘要】 目的:面神经损伤容易造成不同程度的面瘫,自体神经移植是目前面神经缺损外科修复的金标准。但存在神经扭转、供体有限、供区功能丧失等缺陷而使修复效果难以令人满意。本课题拟通过将组织工程学材料海藻酸钠、GelMA(甲基丙烯酰胺基明胶)、细菌纳米纤维素(BNC)与RSC96细胞相混合,利用3D生物打印技术合成负载细胞的神经支架以重建面神经,实现周围神经再生。方法:1、配置生物墨水,探索水凝胶可打印浓度;2、使用傅里叶红外分析、旋转流变仪、高精度电阻率测试仪等对材料理化性能作检测;3、利用模型设计软件设计打印模型并使用3D生物打印机打印神经导管,使用离子交联和光交联神经导管(实验分组:(1)5%海藻酸钠+2.5%GelMA;(2)5%海藻酸钠+5%GelMA;(3)5%海藻酸钠+10%GelMA;(4)5%海藻酸钠+5%GelMA+40%BNC);4、使用活/死细胞染色观察细胞存活率,CCK8检测其细胞增殖率,通过S-100β对支架进行免疫荧光染色,使用鬼笔环肽对细胞骨架染色,PCR array检测细胞神经再生相关基因表达。结果:所有组中打印后线条保持最细的一组是5%海藻酸钠+5%GelMA+40%BNC组,表明在添加了BNC后可维持支架的固有形态。傅里叶红外分析显示打印加入BNC不影响其他支架化学键的形成。活/死细胞染色显示细胞第1、3、5、7天存活率良好,可在5%GelMA组中看到细胞形成线状连接在支架中生长,而这一现象在5%GelMA+40%BNC组中更明显。5%GelMA+40%BNC组免疫荧光S-100β染色可观察到线状连接,细胞骨架染色显示细胞伸展贴附于支架上。PCR array结果显示5%GelMA+40%BNC组相关神经因子Ascl1a、NeuroD1、NeuroG1、POU3F3、DLL1的mRNA水平高于其他组(p<0.05)。结论:3D打印海藻酸钠-GelMA-BNC-RSC96细胞复合支架有助于提高细胞黏附及相关因子表达,显示出3D打印复合支架生物相容性良好,有望应用于临床修复面神经缺损和周围神经再生。更多还原