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堪萨斯州立大学：生物打印肽水凝胶，无需光、
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摘要：[Abstract] 使用人类诱导多能干细胞 (hiPSC)用于药物发现、疾病建模，并显示出人体器官再生的巨大潜力。与传统的单层（2D）方法相比，3D培养方法已被证明是一种先进的方法。近日， 堪
[Abstract]
使用人类诱导多能干细胞 (hiPSC)用于药物发现、疾病建模，并显示出人体器官再生的巨大潜力。与传统的单层（2D）方法相比，3D培养方法已被证明是一种先进的方法。近日，堪萨斯州立大学王东海教授、孙秀智教授（美国国家发明家研究院院士）团队报道了一个自修复通用肽水凝胶，用于制造生理形成的 hiPSC 球体。在 500 μL 水凝胶中封装 100,000 个 hiPSC 将在 5 天内产生约 50,000 个球体 mL-1（直径 20-50 μm）。
一般< strong>肽水凝胶中的球体是有活力的（85-96%），并且基于各种生物标志物显示出优异的多能性和分化潜力。电池性能受水凝胶降解性的影响，但不受凝胶强度的影响。无需使用紫外线或可见光或化学品进行印后交联，使用通用肽水凝胶生物墨水，各种图案可以从简单的星形轻松挤压成肾状器官形状，显示出可接受的印刷性。一张 20.0 × 20.0 × 0.75 mm3 的薄片最终用封装 hiPSC 的通用肽水凝胶生物墨水打印并培养了许多天。 hiPSC 球体在生理上形成并保持良好。相关论文标题为Universal Peptide Hydrogel for Scalable Physiological Formation and Bioprinting of 3D Spheroids from Human Induced Pluripotent Stem Cells，发表于《》先进功能材料”。
[主要图片指南]
图 1 肽水凝胶（PGmatrix 和 PGmatrix-M）具有可调节的特性。
< strong>图 2 与传统的 2D 方法相比，PGmatrix 水凝胶显示出优越的 hiPSC 维护。
< strong>图 3 ASC-hiPSC 在 3D PGmatrix 水凝胶中长期培养期间保持多能性。
< strong>图 4 与基于 3D PEG 的水凝胶相比，3D PGmatrix 水凝胶中的 hiPSC 显示出优异的特性。 A) 含有 mTESR1 (0.5 PG-mT) 的 3D PGmatrix (0.5%) 中的 ASC-hiPSCs 比含有 E8 培养基 (Mebiol-E8) 的 3D Mebiol 凝胶中的 ASC-hiPSC 生长得更好。
示意图 1 3D PGmatrix 水凝胶中 hiPSC 生长和多能性维持的拟议机制。 细胞通过分泌蛋白酶作为基质降解酶和 ECM 蛋白来积极改变周围的 3D 微环境。这些修饰通过细胞间接触（E-钙粘蛋白）和旁分泌信号分子促进细胞迁移和信号转导。除了可溶性因子信号外，来自细胞-基质或细胞-细胞粘附的物理（机械强度）线索影响肌动蛋白-肌球蛋白细胞骨架并通过 Hippo 通路发送信号，最终影响机械敏感 YAP/TAZ 基因的表达，以便调节和维持 hiPSC 的增殖和多能性，实现 hiPSC 的长期维持。 GPCRs-G 蛋白偶联受体和 RTKs-受体酪氨酸激酶。
图 5 PGmatrix-M 作为生物墨水的可印刷性和 hiPSCs 性能。 A) PGmatrix-M 在不同密度下的打印分辨率。 B) i) 喷嘴尺寸、ii) 打印头移动速度和 iii) 打印压力对 PGmatrix-M bioink 可打印性的影响。 C) 具有不同图案的生物印刷 PGmatrix-M 结构 (3%)。规模。 5 毫米。 D) 与在 0.5% PGmatrix (0.5 PG) 中培养的那些相比，在 1.5% PGmatrix-M (1.5 PG-M) 中培养的 ASC-hiPSC 在多能性相关基因差异中没有表现出主要的表达模式。 E) PGmatrix-M 构建体在有或没有 hiPSC 的情况下稳定至少 6 天（在第 6 天之前破坏构建体以收集细胞以进行进一步分析）。
图 6 生物打印过程对封装在 PGmatrix-M bioink 水凝胶中的 ASC-hiPSC 的生长性能没有显着影响。
[总结]
< span>已开发出用于hiPSC球体有效生理形成的最佳3D培养条件和可调通用肽水凝胶（PGmatrix-M），具有一致的细胞生长（15-25倍）和高于95%的细胞高度活力和稳定的遗传完整性.在测试范围内，hiPSC 的生长性能与 PGmatrix 或 PGmatrix-M 的机械（即强度和粘度）和形态（即孔径）特性显着无关。 PGmatrix 和 PGmatrix-M 都是用于 3D 培养（单细胞或球体）和长期维持自我更新细胞如 hiPSCs 的高质量支架水凝胶；然而，
文章来源：《北京印刷学院学报》 网址: http://www.bjysxyxb.cn/zonghexinwen/2021/0720/941.html