生物3D打印让结膜干细胞治疗迈入微创时代

时间：2025-12-29来源：点击次数：1次

结膜疾病作为一类常见的眼表疾病，常常引发泪液分泌异常、角膜角化、睑球粘连等并发症，严重时甚至威胁患者视力。传统治疗手段如结膜自体移植、羊膜异体移植等，不仅面临术后炎症持续、干细胞储备耗竭等问题，还需承受手术创伤与漫长恢复期。如今，一项结合 3D 生物打印与干细胞技术的创新方案，为结膜疾病治疗带来了革命性突破。

技术核心：3D 生物打印构建干细胞 “智能运输载体”

研究团队采用 CELLINK 公司的 BIONOVA X 3D 生物打印机，以数字光处理（DLP）技术为核心，成功制备出负载结膜干细胞（CjSCs）的水凝胶微结构。这种 “干细胞 + 水凝胶” 的复合载体具备三大核心优势：

1. 精准可调的力学性能：通过调节紫外线曝光时间（15-30 秒），可将水凝胶支架硬度控制在 0.97-4 kPa 之间，其中 20 秒曝光制备的软质支架能使细胞存活率最大化，完美匹配结膜干细胞的生长微环境。

2.卓越的生物相容性：以明胶甲基丙烯酸酯（GelMA）为基材的水凝胶，不仅能为干细胞提供稳定生长支架，还能维持其干细胞表型，支持其分化为结膜杯状细胞（表达 MUC5AC、MUC16 标志物）。

3. 微创递送适配性：水凝胶具有剪切变稀特性，注射时粘度降低可减少细胞损伤，注射后迅速恢复结构稳定性，实现干细胞在靶部位的高效固定。

关键突破：从实验室到临床的三重跨越

1. 干细胞培养效率的质的飞跃

相较于传统 2D 培养，3D 生物打印载体构建的三维微环境能显著提升结膜干细胞的干性维持能力。培养 6 天后，干细胞标志物 KRT14、P63 及谱系标志物 PAX6 的转录水平大幅上调，且在动态悬浮培养体系中，细胞密度与代谢活性持续提升，为规模化制备奠定基础。

2. 微创治疗的可行性验证

在兔眼离体实验中，直径 100μm 的细胞负载水凝胶微结构可通过 30 号针头（内径约 159μm）实现结膜下注射。术后检测显示，水凝胶载体能将大量干细胞（每个载体约 3 万个细胞）固定于靶区域，而对照组的游离干细胞则迅速扩散流失，证明该载体能有效解决干细胞递送过程中的 “定植难” 问题。

3. 治疗安全性与稳定性保障

经过 6 天培养周期，水凝胶支架的力学强度与溶胀率保持稳定，未出现明显降解；Live/Dead 染色结果显示，载体内部细胞存活率始终维持在高水平，且未引发明显炎症反应，为临床应用的安全性提供了有力支撑。

图2.生物打印微水凝胶载体包裹CiSCs的动态悬浮培养过程。(A)6天动态悬浮培养下CiSC包裹的微水凝胶载体。量尺:100 Hm。(B)6天静态培养与动态悬浮培养下CjSC所包裹的微水凝胶载体的相对ATP含量对比(误差条表示标准差，n=6;ns:无显著性，**p<0.01)。ATP含量通过CelTiter-Glo3D细胞活力测定法进行检测，并参照第1天的相应数据进行归一化处理。(C)用P63/F-Actin、ABCG2/KRT14、KI67/PAX6动态悬浮培养6天后,对CjSC包裹的微水凝胶血管进行免疫荧光染色。标尺:100pm。(d)经结膜杯状细胞分化7天后，动态悬浮培养的微型水凝胶载体进行免疫荧光染色，显示MUC16和MUC5AC的阳性表达。比例尺:100um

临床价值：重构眼表疾病治疗新格局

这项技术的突破，不仅为结膜瘢痕性类天疱疮、Stevens-Johnson 综合征、翼状胬肉等难治性结膜疾病提供了新方案，更重构了眼表修复治疗的核心逻辑 —— 从 “创伤性移植” 转向 “微创性再生”。患者无需承受手术缝合的创伤，仅通过结膜下注射即可完成治疗，术后恢复周期大幅缩短，且干细胞的靶向定植能显著提升组织修复效果，降低复发风险。

未来，随着技术的进一步优化，该方案有望拓展至角膜损伤修复、干眼症治疗等更多眼表疾病领域。同时，通过精准模拟结膜干细胞的天然微环境，还可能实现个性化治疗方案的定制，让再生医学真正惠及更多眼疾患者。3D 生物打印与干细胞技术的深度融合，正为眼科治疗打开一扇通往精准、微创、高效的全新大门。

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