Advances in three-dimensional bioprinted stem cell-based tissue engineering for cardiovascular regeneration

3D生物打印 再生医学 组织工程 再生(生物学) 细胞外基质 计算机科学 生物医学工程 干细胞 生物 细胞生物学 医学
作者
Astha Khanna,Bugra Ayan,Ada A Undieh,Yunzhi Peter Yang,Ngan F Huang
出处
期刊:Journal of Molecular and Cellular Cardiology [Elsevier BV]
卷期号:169: 13-27 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.yjmcc.2022.04.017
摘要

Three-dimensional (3D) bioprinting of cellular or biological components are an emerging field to develop tissue structures that mimic the spatial, mechanochemical and temporal characteristics of cardiovascular tissues. 3D multi-cellular and multi-domain organotypic biological constructs can better recapitulate in vivo physiology and can be utilized in a variety of applications. Such applications include in vitro cellular studies, high-throughput drug screening, disease modeling, biocompatibility analysis, drug testing and regenerative medicine. A major challenge of 3D bioprinting strategies is the inability of matrix molecules to reconstitute the complexity of the extracellular matrix and the intrinsic cellular morphologies and functions. An important factor is the inclusion of a vascular network to facilitate oxygen and nutrient perfusion in scalable and patterned 3D bioprinted tissues to promote cell viability and functionality. In this review, we summarize the new generation of 3D bioprinting techniques, the kinds of bioinks and printing materials employed for 3D bioprinting, along with the current state-of-the-art in engineered cardiovascular tissue models. We also highlight the translational applications of 3D bioprinting in engineering the myocardium cardiac valves, and vascular grafts. Finally, we discuss current challenges and perspectives of designing effective 3D bioprinted constructs with native vasculature, architecture and functionality for clinical translation and cardiovascular regeneration.
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