血管形成能力
比较人源和非人源I型胶原蛋白在SCID/bg小鼠模型中促进体内血管形成和灌注的能力 。 通过外植体时的检查 ， 鼠尾或人皮肤来源的I型胶原蛋白水凝胶似乎是高度血管化的（图3A下排） 。 植入前和移植后水凝胶重量的测量表明 ， 与大鼠尾I型胶原蛋白相比 ， 人皮肤来源的I型胶原蛋白凝胶在14天内的重量减轻显著增高（p<0.05） ， 这是一个潜在的低保水能力的指标（图3B） 。 福尔马林固定、石蜡包埋的水凝胶组织切片的H&E染色证实了检查的结果 ， 并在植入后14天在鼠尾或人源I型胶原蛋白水凝胶中发现了大量微血管（图 3C上排） 。 与人皮肤来源 I型胶原蛋白水凝胶相比 ， F4/80染色切片的定量表明 ， 小鼠巨噬细胞在I型鼠尾水凝胶中的浸润明显更高（图3C下排 ， 3D） 。
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图3.鼠尾I型胶原蛋白和人皮肤来源的I型胶原蛋白水凝胶对体内血管形成的影响 。 (A)水凝胶植入SCID/bg小鼠模型腹壁前和14天后的照片 ， 比例尺1：5毫米 。 （B）通过在植入时和外植体后测量水凝胶重量来评估凝胶收缩情况 。 数据显示为均值标准误差(SEM) (n = 3; p<0.05) 。 (C)植入后14天水凝胶的代表性H&E图像 ， 显示含有水凝胶的鼠尾和人体皮肤来源的I型胶原蛋白支持体内血管形成 。 F4/80免疫组化分析显示小鼠巨噬细胞有不同程度的浸润 。 插图代表水凝胶横截面的低放大率视图 。 比例尺1：500 μm 。 (D) F4/80+染色面积的定量结果表明 ， 在人皮肤来源的I型胶原蛋白的水凝胶中 ， 浸润程度特别高（*表示p<0.05） 。 【1】
细胞3D打印
3D生物打印是一种逐层制造技术 ， 生产负载细胞的组织结构 ， 精确控制其几何形状及引起细胞反应的生化指标的空间分布 。 结果表明 ， 6mg/ml的人源胶原蛋白可以获得高形状保真度的组织块 ， 且不需要进一步修饰（图4（a）） 。 另一方面 ， 使用异源胶原打印的组织结构不稳定 ， 并在FRESH支撑浴熔化时塌陷（图4(a)） 。 这种结果差异原因在于剪切力的不同 ， 而这种剪切力在FRESH熔化过程中诱导了异源胶原结构体的碎裂 。
一个更合理的解释是 ， 人源胶原蛋白中的超组织纤维状结构能够更好地承受剪切力 ， 从而在FRESH支撑浴熔化后保持打印结构的形状保真度 。 此外 ， 与异源胶原不同 ， 在FRESH介质中打印具有3mg/ml人源胶原的结构是可行的 。 细胞活力结果表明 ， 悬浮在人源胶原蛋白生物墨水中的细胞在打印后仍然有活力（图4（b）和（c）） 。 高细胞活力（即没有红色染色）原因在于印刷过程中较低的生物墨水粘度和减少的剪切应力 。 此外 ， 与第1天相比 ， 第7天的细胞密度明显更高 ， 这表明细胞在打印的胶原蛋白结构中随着时间的推移而增殖 。 总之 ， 这些结果表明人源胶原蛋白可用负载细胞的3D生物打印用的有效生物墨水 。
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图4.使用人源和异源胶原生物墨水的3D打印结构 。 (a)使用3mg/mL和6mg/mL胶原蛋白生物墨水打印的网格结构的3D模型和图像 ， 在从FRESH介质中取出前后 ， (b) 第1天细胞状态 ， 和 (c) 第7天细胞状态.比例尺1：200毫米 。 【2】
总结
研究中测试的商业可用的各种I型胶原蛋白 ， 不同来源具有不同的机械、生化和生物学特性 ， 在开发再生医学疗法时应考虑这些特性差异 。 仍然需要进一步研究以了解不同胶原蛋白和ECM来源的特性 。 已有数据表明 ， 与生理和临床相关的人源皮肤I型胶原蛋白可以用作动物来源胶原蛋白的替代品 ， 以更好开发再生医学疗法 。
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