寺崎生物医学创新研究所(TIBI)的科学家在类天然骨骼肌组织3D生物打印方面取得了进展。TIBI科学家方法的关键在于他们专门配制的生物墨水，其中含有专为持续输送胰岛素样生长因子-1(IGF-1)而设计的微粒。

正如他们最近在《高分子生物科学》上发表的论文所示，持续输送IGF-1可以增强肌肉前体细胞形成成熟骨骼肌组织，并促进其结构排列。这提高了再生过程的效率，并可以为遭受肌肉损失或受伤的人带来成功的治疗。

由于创伤、疾病或外科手术而导致的骨骼肌损失不仅会导致功能障碍，还会对相关组织(例如血管和其他结构组织)造成损害。目前对这种肌肉损失的治疗是将患者的健康肌肉组织从不同部位转移到受伤部位。然而，移植组织的神经支配不足和其他并发症可能会阻碍肌肉的全面恢复。

肌肉发育的正常过程是渐进的，其中称为成肌细胞的圆形肌肉前体细胞融合形成称为肌管的管状细胞。这些肌管最终发育成成熟的肌纤维。除了肌肉细胞成熟之外，精确的细胞排列和定向对于成功的肌肉收缩和功能也至关重要。

人们已经努力对功能性骨骼肌组织进行生物工程改造，但大多数方法都面临着各自的挑战。例如，尝试使用静电纺丝方法工程化类似天然的骨骼肌组织，已经产生了具有适当的结构排列和方向的肌肉组织，用于修复和再生;然而，组织的细胞成熟和肌肉收缩的能力已被证明是不够的。

TIBI方法利用3D生物打印技术，采用由GelMA(一种生物相容性明胶水凝胶)、成肌细胞和专为持续递送IGF-1设计的微粒组成的生物墨水。

IGF-1存在至少十天后可促进肌肉再生和修复。为了使IGF-1持续释放数天，研究人员使用微流体系统制造了涂有IGF-1的大小均匀的微粒。随着颗粒的降解，IGF-1逐渐从微粒表面释放。

使用新的生物墨水创建肌肉结构一周后，研究人员观察到成肌细胞排列、融合和分化为肌管的能力增强，并且与没有持续释放IGF-1的结构相比，肌管的生长和伸长显着增加。有趣的是，生物打印十天后，持续释放IGF-1的肌肉组织结构开始自发收缩。

对植入3D生物打印肌肉组织结构的小鼠进行了临床前研究。那些植入可持续释放IGF-1的肌肉组织结构的小鼠在植入六周后表现出最高程度的肌肉组织再生。

其他体内实验表明，IGF-1的持续释放还引发了良好调节的炎症反应，这被证明有利于组织修复。

TIBI董事兼首席执行官AliKhademhosseini博士表示：“IGF-1的持续释放促进肌肉细胞的成熟和排列，这是肌肉组织修复和再生的关键一步。”“利用这种策略来治疗性地创建功能性、收缩性肌肉组织具有巨大的潜力。”

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