DOI:10.1016/j.actbio.2020.02.042

人体骨骼肌是由复杂的解剖结构组成的，包括单轴排列的肌小管和广泛分布的毛细血管。在这方面，血管化是成功开发工程化骨骼肌组织以恢复其功能和生理活性的重要组成部分。本文提出了一种利用细胞电纺和三维生物打印技术获得人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和C2C12细胞共培养平台的方法。为了说明这一点，在带有拓扑图提示的机械支架（聚己内酯和胶原支架）的表面，对HUVECs负载的海藻酸钠生物墨水进行了单轴电纺。电纺HUVECs细胞活力高（90%），细胞分布均匀，且生长效率高。此外，将成肌细胞（C2C12细胞）接种在血管化结构（负载HUVECs纤维）上共同培养，促进成肌细胞再生。结果，与仅包含成肌细胞的支架相比，包含成肌细胞和HUVECs的支架表现出高度的肌球蛋白重链（MHC），具有条纹图案和增强的肌源性特异性基因表达（肌分化因子、肌钙蛋白T、MHC和肌细胞生成素）。

图1.（a）具有血管网络的天然骨骼肌结构和（b）使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的细胞电纺过程的示意图。（c）用不同电场制备的负载HUVECs纤维的扫描电镜和活/死图像。纳米纤维（d）取向因子和（e）细胞活力的定量分析。

图2.（a）海藻酸钠纤维、PVA浸润的胶原蛋白、PVA浸润的PCL和海藻酸钠电纺PCL的应力-应变曲线。基于以下因素分析海藻酸钠电纺PCL、海藻酸钠电纺PVA浸润的PCL、海藻酸钠电纺PVA浸润的胶原：（b）水接触角和（c）蛋白质吸收。（d）HUVECs电纺PCL（HEP）支架，（e）HUVECs电纺PVA浸润的PCL（HEPP）支架和（f）HUVECs电纺PVA浸润的胶原蛋白（HEPC）支架的光学、示意图、扫描电镜和活/死图像。（g）HEP、HEPP和HEPC支架的截面图。（为了解释本图中对颜色的引用，请参考本文的web版本。）

图3.（a）四个阶段的血管发育示意图以及从HEPC支架捕获的荧光图像。（b）支架的HUVEC接种效率。（c）HUVEC接种和（d）HUVEC电纺支架的CD31（绿色）以及标记血管（红色）和连接点（蓝色）的荧光图像。（e）所用血管/结点图像中的总微血管长度和（f）总微血管面积以及结点总数。（为了解释本图中对颜色的引用，请参考本文的web版本。）

图4.（a）接种C2C12的胶原（CS-PC）支架和接种C2C12及HUVEC电纺胶原（CS-HEPC）支架的原理图及细胞跟踪图像。（b）每个支架的细胞增殖。（c）MHCs在7、14和21天的荧光图像和肌节α-肌动蛋白在21天的荧光图像分析（d）定向因子，（e）阳性指数和融合指数，（f）成熟指数和（g）长度。（h）21天时的相对基因表达（肌分化因子、肌细胞生成素、MHC和肌钙蛋白T），与β肌动蛋白进行比较，并根据CS-PC支架的值进行标准化。（为了解释本图中对颜色的引用，请参考本文的web版本。）

图5.（a）心肌结构示意图和荧光图。H9c2细胞在（b）MHC直径和（c）MHC长径比上的定量分析。（d）平滑肌的示意图和荧光图像。从（e）α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）直径和（f）α-SMA长径比对平滑肌细胞进行定量分析。分析了直径大于10μm的MHC和α-SMA。