细胞在体外培养情况下无法在远离营养物质200μm的区域存活,体外构建血管网络对厚组织和器官再生至关重要。同轴细胞打印可以通过合适的生物墨水,直接制备含细胞的中空水凝胶管,为体外构建具有三维类血管结构的组织工程支架提供了新的途径。本文以制备具有仿生类血管结构的组织工程支架为目标,利用同轴细胞打印技术,直接制备含人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的类血管组织工程支架,从材料选择、结构表征、细胞生长三个方面对同轴细胞打印技术和类血管组织工程支架性能进行深入研究。(1)本文以海藻酸钠/丝素蛋白水凝胶为生物墨水,研究制备工艺和材料浓度,优化其同轴打印性能。首先根据海藻酸钠材料特性,选择间歇式巴氏灭菌处理海藻酸钠溶液,并进行有效性验证;然后制备了海藻酸钠前体溶液和无菌丝素蛋白冻干粉,简化生物墨水制备流程;最后通过机械性能与可打印性研究,优化了生物墨水浓度配比,选择5%海藻酸钠和5%丝素蛋白进行后续实验。(2)基于光学相干层析成像(OCT)技术,定量表征了打印参数对中空纤维丝形状的影响。选择外轴/内轴流速比为1.4,打印速度15 mm/s,可得中空纤维丝孔径约为500μm,丝径约为680μm,壁厚约为90μm。利用OCT无损检测特性,表征了组织工程支架内部类血管结构的成功构建,并通过模拟灌流实验验证支架内部网络的连通性。利用扫描电镜观察支架材料微观形貌,结果显示支架内部具有微米级孔隙结构,为细胞生长提供空间。(3)基于以上研究结果,本文利用HUVECs制备类血管组织工程支架,研究类血管结构对细胞活性和生长状态的影响。细胞活、死染色结果表明,具有类血管结构的组织工程支架在体外培养一周内,细胞存活率在97%以上,且类血管结构能支持支架内细胞均匀分布,保持组织整体活性;扫描电镜观察到支架内细胞团聚生长情况,与传统平面培养状态不同;细胞增殖数据表明,类血管结构设计对细胞增殖活性有较大的影响;免疫荧光检测打印后内皮细胞中CD31的表达,结果证明本文使用的生物墨水及打印工艺对细胞没有损伤。综上所述,利用同轴细胞打印技术能成功构建促内皮细胞生长的类血管组织工程支架,为厚组织及器官再生提供了新的可能。