如何生物3D打印管腔（血管）结构？（二）
应用案例
同轴喷头技术的使用大大拓展了我们对于生物3D打印的想象空间，诸多研究者已经开始应用这项技术领域进行耕耘，并在不同的组织或器官方面取得了进展，下面我们来分享其中几篇典型案例：
软骨组织
软骨的自愈能力和创伤响应性较差，往往需要三维组织工程支架辅助修复。由波兰华沙工业大学的Wojciech Święszkowski课题组于Biofabrication发表多篇文章，均利用各类光敏材料如GelMA、CS-AEMA或HAMA，混合海藻酸钠和源自骨髓的人体间充质干细胞（BM-MSC）配置成生物墨水，并利用同轴打印技术，实现墨水中海藻酸钠在喷嘴处的同步交联，以构建具有极高的形态保真度、细胞存活率和机械性能的软骨组织结构，是用于软骨修复的又一有力工具。
Costantini, Marco, Joanna Idaszek, Krisztina Szöke, JakubJaroszewicz,
Mariella Dentini, Andrea Barbetta, Jan E. Brinchmann, and
WojciechŚwięszkowski."3D bioprinting of BM-MSCs-loaded ECM biomimetic
hydrogels for in vitroneocartilage formation." Biofabrication 8, no. 3
(2016): 035002.
肌肉组织
体积性肌肉缺损（VML）是指肌肉出现20%不可逆的缺损，现有技术利用水凝胶和脱细胞基质（dECM）构建三维肌肉组织用于VML的修复，但是疗效仍有局限性。韩国浦项科技大学的Dong-Woo Cho课题组于Biomaterials发表研究成果，将dECM制备成生物墨水，通过同轴喷头将其打印在基于明胶颗粒的悬浮胶中，使其形成外部是血管内皮细胞，内部是肌肉细胞的复杂肌肉组织。实验证明这种肌肉组织具有良好的细胞活性，并增强新生肌肉形成能力，而这种复合结构更可以有效的帮助细胞分化和血管化的形成，并提供更好的功能修复，可以有效的促进VML的疗效。
Choi, Yeong-Jin, Young-Joon Jun, Dong Yeon Kim,Hee-Gyeong Yi, Su-Hun
Chae, Junsu Kang, Juyong Lee et al. "A 3D cellprinted muscle construct
with tissue-derived bioink for the treatment ofvolumetric muscle loss."
Biomaterials 206 (2019): 160-169.
血管组织
构建复杂且具有功能性的人造血管组织结构仍然是组织工程的一大难点。生物3D打印技术可以有效的构建三维血管网络，以促进氧气，营养物质和废物的运输。美国哈佛大学医学院于Biomaterials发表研究，提出了一种可以构建可灌注血管结构的工艺方法。研究团队将光敏材料GelMA、PEGTA与海藻酸钠混合制成生物墨水，通过多层同轴喷头进行打印，实现墨水中海藻酸钠在喷嘴处的同步交联，并直接形成管状结构，后续通过进一步光固化和海藻酸钠洗脱，最终形成可灌注血管结构。这样的复合材料具有良好的生物学性能，有效促进内皮细胞和干细胞在结构中的扩散和增值。这种新技术可以高效构建大尺寸血管化组织的构建，并在未来中应用于器官移植和修复。
Jia, Weitao, P. Selcan Gungor-Ozkerim, Yu ShrikeZhang, Kan Yue, Kai Zhu,
Wanjun Liu, Qingment Pi et al. "Direct 3Dbioprinting of perfusable
vascular constructs using a blend bioink."Biomaterials 106 (2016):
58-68.
细胞免疫研究
调节性T细胞（Treg），其固有的抑制功能是免疫系统的重要调节剂。离体扩增Treg的系统性过继转移已经被广泛研究用于异体移植。由于目前Treg的扩增方法耗时且昂贵，来自澳大利亚阿德莱德大学的Patrick Toby Coates课题组于Advanced Functional Materials杂志发表一项研究，该研究首次报道了用于天然免疫抑制的人天然和诱导的Treg的水凝胶包裹培养。该研究将鼠胰岛与人天然和诱导的Tregs同轴打印，打印体在与人外周血单核细胞共培养后，保护胰岛免受异种反应。这种通过同轴3D生物打印建立了Treg的共包裹培养，是为同种异体细胞移植（例如胰岛）提供局部免疫保护的有效选择。
Kim, J., Hope, C. M., Gantumur, N., Perkins, G.B., Stead, S. O., Yue,
Z., … Coates, P. T. (2020). Encapsulation of HumanNatural and Induced
Regulatory T‐Cells in IL‐2 and CCL1 SupplementedAlginate‐GelMA Hydrogel
for 3D Bioprinting. Advanced Functional Materials,2000544.
未来展望
随着技术水平的不断进步，同轴喷头系统也将取得进一步的拓展和丰富。
目前，已经有研究者实现具有多层次套管组织的打印，多材料的复合使用是同轴喷头技术的下一步方向。UCLA的AliKhademhosseini教授团队，就使用同轴喷头打印了含有多层细胞套管的管腔结构。
Pi, Q.,Maharjan, S., Yan, X., Liu, X., Singh, B., van Genderen, A.
M.,Robledo‐Padilla, F., Parra‐Saldivar, R., Hu, N., Jia, W., Xu, C.,
Kang, J.,Hassan, S., Cheng, H., Hou, X., Khademhosseini, A., Zhang, Y.
S., Adv. Mater.2018, 30, 1706913.
通过技术叠加，同轴喷头还可以打印具有梯度浓度的结构体。波兰华沙工业大学的Wojciech Święszkowski课题组通过微流控技术与同轴喷头复合系统进行打印，不仅实现墨水中海藻酸钠在喷嘴处的同步交联，还实现了透明软骨与钙化软骨的分层结构。
Idaszek, Joanna, Marco Costantini, Tommy A.Karlsen, Jakub Jaroszewicz, Cristina Colosi, Stefano Testa, Ersilia Fornetti etal. "3D bioprinting of hydrogel constructs with cell and materialgradients for the regeneration of full-thickness chondral defect using amicrofluidic printing head." Biofabrication 11, no. 4 (2019): 044101.
