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使用传统的基于支架的方法制备的组织工程构建物具有修复或再生受损组织和器官的潜力。各种支架制造策略，如静电纺丝、溶剂铸造、颗粒浸出、气体发泡、水凝胶、冷冻干燥和3D生物打印已被用于制造人工组织。近年来，由于3D几何形状的精度，3D生物打印主要用于各种生物医学领域，包括医疗保健和制药应用。然而，由于缺乏专门的技术或冷冻保存剂来维持生物打印组织的细胞活力和功能，目前还没有可行的策略来保存生物打印结构以供按需应用。为了解决这一问题，近年来出现了生物打印组织的冷冻保存，以开发用于按需应用的生物打印构建体的创建和冷冻保存方法。

近期，印度山姆哈人文与科学技术研究院Swaminathan Sethuraman团队讨论了用于生产组织工程产品的各种技术，详细讨论了影响生物打印组织的因素，并对组织工程产品的制备和低温保存进行了总结和展望（图1）。

相关研究成果以“Biofabrication & Cryopreservation of Tissue Engineered Constructs for On-Demand Applications”为题于2024年9月10日发表在《Biofabrication》上。

图1 组织工程构建体冷冻保存的分步过程及其应用示意图

首先，作者讨论了用于制备可低温保存和即用型组织结构的各种策略，如电纺丝支架（图2）、水凝胶（图3）、生物打印构（包括挤压生物打印结构体（图4）、无支架生物打印构建物和4D生物打印构建物（图5））。

图2 细胞化电纺丝支架

图3 基于水凝胶策略生产即用型组织工程产品

图4 低温保存挤压生物打印构建体

图5 无支架和4D生物打印组织构建物

然后。作者重点讨论了影响生物3D打印结果的因素，如低温保护剂（CPA）、聚合物和交联剂浓度、交联方法、3D生物打印技术、冷却速率、冷却方法、粘弹性性能和细胞密度等。

随后，作者对冷冻保存的生物打印组织在医疗保健应用的潜力进行了阐述：（1）含有细胞的组织工程产品需要适当的储存或保存条件来维持细胞的活力和功能。（2）组织和器官的低温保存也需要跨学科的方法来成功地保存其某些功能（图6）。（3）药物可以通过各种途径(静脉注射、吸入、口服和皮肤吸收)、配方(微纳米)、储存系统(对温度和pH值的刺激反应)和载体(纳米海绵和纳米/微球)被运送到目标位置。药物可以使用智能和刺激反应材料/支架实现可控的速率输送。（4）也有研究者利用低温生物打印工艺制备类器官以评估新药疗效。（5）低温生物打印工艺还有助于打印具有仿生刚度的细胞负载超软或低粘性生物墨水。此外，垂直于打印平台的高度复杂结构的打印有助于通过定向冻结创建各向异性相互连接的孔隙。这些低温生物打印方法有助于制造中空组织，如血管、神经导管等。

图6 冷冻保存生物打印构建物的应用

最后，作者总结了生物打印组织低温保存的未来发展方向。生物打印组织构建物目前采用了几种生物打印策略，如喷墨打印、挤压打印、低温生物打印和无支架方法等进行低温保存。尽管这些方法在体外显示出有希望的结果，但仍需要进一步的评估以进一步扩展临床前和临床试验。低温生物打印的主要限制包括鉴定新的生物相容性抗原，开发用于制造冷冻保存的TEC的强大生物打印方法，以及制定严格的组织工程产品的通用法规，包括冷冻保存的组织工程产品。此外，在DMSO中冷冻保存的干细胞在移植后，即使经过多次洗涤步骤，也表现出过敏反应。这些结果表明，需要鉴定/开发新的生物相容性CPA来提高组织工程构建物的冷冻保护效率。另外，复杂结构或厚组织结构的低温生物打印具有挑战性，将功能性血管网络整合到定制打印的器官中也具有挑战性的。最后，需要解决使用冷冻保存的TEC用于按需应用所涉及的商业化和监管问题。

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