3D-биопечать гетерогенных кондуитов аортального клапана с использованием альгинатно-желатиновых гидрогелей

Поражение клапанов сердца представляет собой серьёзную и усугубляющуюся проблему общественного здравоохранения, при которой чаще всего показано протезирование. Современные протезы не отвечают потребностям молодых взрослых и растущих детей. Живые тканеинженерные кондуиты аортального клапана обладают потенциалом к ремоделированию, регенерации и росту, однако воссоздание естественной анатомической сложности и клеточной гетерогенности остаётся сложной задачей. В настоящем исследовании для изготовления живых клапанных кондуитов из альгинатно-желатинового гидрогеля с анатомической архитектурой и непосредственным регионально ограниченным включением двух типов клеток применяли 3D-биопечать. Гладкомышечные клетки синусов корня аорты (SMC) и интерстициальные клетки створок аортального клапана (VIC), инкапсулированные в диски из альгинатно-желатинового гидрогеля, сохраняли жизнеспособность в течение 7 суток культивирования. У бесклеточных 3D-печатных гидрогелей за 7 суток культивирования снижались модуль упругости и предел прочности, а максимальная деформация уменьшалась незначительно; при этом растяжительные биомеханические свойства гидрогелей, содержащих клетки, сохранялись. Кондуиты аортального клапана успешно напечатали с непосредственной инкапсуляцией SMC в корне клапана и VIC в створках. Оба типа клеток сохраняли жизнеспособность в 3D-печатных тканях: 81,4 ± 3,4% для SMC и 83,2 ± 4,0% для VIC. В инкапсулированных SMC повышалась экспрессия α-актина гладкой мускулатуры, а в VIC — экспрессия виментина. Полученные результаты демонстрируют возможность изготовления методом 3D-биопечати анатомически сложных клапанных кондуитов из гидрогеля с гетерогенной инкапсуляцией клеток.