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3D打印肌肉肌腱單元

2019-04-18 14:38

人體骨骼肌由中間的肌肉部分和兩端的肌腱部分組成，部分骨骼肌擁有多個肌肉肌腱單元（Muscle－Tendon Units，MTUs），相關研究表明，骨骼肌在進行運動時，主要是以肌肉肌腱單元為基本單元進行控制的，因此，研究肌肉肌腱單元的各項工作機理，對骨骼肌的研究有著十分重要的意義。隨著3D打印技術在組織工程領域的應用，越來越多的結構較為復雜的組織的制造成為可能，美國維克森林大學Tyler K Merceron等人利用3D打印技術，進行了肌肉肌腱單元的制造。

圖1 肌肉肌腱單元制造（a）肌肉肌腱單元模型（b）肌肉肌腱單元打印步驟

其打印方法如圖1所示。單元整體為方塊結構，如圖（a），其中綠色一側為肌肉部分，利用熱塑性聚氨酯（PU）作為打印材料；紅色一側為肌腱部分，利用聚己內酯（PCL）作為打印材料。在完成上述兩部分結構的打印后，進行細胞打印，肌肉部分使用了小鼠成肌細胞（C2C12），用藍色表示，肌腱部分使用了小鼠成纖維細胞（NIH／3T3），用白色表示，所用生物墨水為含有透明質酸、明膠、纖維蛋白原的復合水凝膠。

圖2 肌肉肌腱單元細胞生長狀況

所打印的肌肉肌腱單元結構良好，且肌肉與肌腱連接部分分界清晰，且所打印的肌肉肌腱單元肌肉一側和肌腱一側有著明顯的力學差異。對所打印的肌肉肌腱單元進行靜態(tài)培養(yǎng)，并對其中細胞的生長進行觀察（綠色代表成肌細胞，紅色代表成纖維細胞），結果如圖2所示，兩種細胞生長良好且均出現(xiàn)分化，在肌肉與肌腱連接部分有融合的趨勢。利用3D打印技術制造的該肌肉肌腱單元，可用于后續(xù)骨骼肌的各項研究。

參考文獻：

Merceron T K ， Burt M ， Seol Y J ， et al． A 3D bioprinted complex structure for engineering the muscle–tendon unit［J］． Biofabrication， 2015， 7（3）：035003．