罗文大学Andrea J. Vernengo教授团队开发名为EXPECT的温敏性嵌入式生物打印平台，通过可逆温度驱动长期引导细胞定向迁移，实现复杂组织的动态有序构建。作者通过将 Carbopol® 940 与明胶协同调控流变性能与打印精度，并引入具有 LCST 行为的 pNIPAAm-CS 赋予体系优异的生物相容性与可逆温度响应能力。该平台可利用 25–37 ℃ 的周期性温度刺激，在长达 36 天 的培养过程中持续引导间充质干细胞与内皮细胞发生定向迁移与空间重构，显著提升细胞组织的长期有序性。EXPECT 通过动态、驱动介导的各向异性细胞组织调控突破了传统静态水凝胶难以维持结构秩序的瓶颈，为复杂有序组织的工程化构建与再生医学应用提供了极具潜力的新策略。

01  研究内容简介

在复杂组织工程中，长期维持细胞的空间有序性是模拟天然组织结构的关键难题。针对现有生物制造技术中细胞排列易随时间失序的问题，本研究开发了一种温敏性嵌入式生物打印平台 EXPECT。该平台由 pNIPAAm-CS、Carbopol® 940 微凝胶和明胶构成，兼具良好的打印保真度、自愈合能力与可逆温度响应特性。依托 pNIPAAm-CS 在约 32 ℃ 的 LCST 行为，EXPECT 可在 25–37 ℃ 温度循环下动态调控细胞-基质相互作用。

通过在平台中构建细胞负载的环形通道并施加周期性温度刺激，研究发现 EXPECT 能在长达 36 天的培养过程中持续引导细胞定向迁移与空间重构：在软骨诱导条件下，间充质干细胞单细胞图案显著收窄并形成延展有序结构；在内皮细胞-间充质干细胞共培养体系中，温度刺激促进内皮细胞形态重塑并增强血管化潜力。机制上，温度驱动的 pNIPAAm 动态相变可诱导细胞及其分泌因子的周期性释放与重捕获，从而维持稳定的局部化学趋化梯度，持续驱动细胞有序迁移。EXPECT 突破了传统静态水凝胶在长期组织构建中的限制，为软骨、骨及血管等复杂组织的工程化构建提供了一种动态可控的新策略。

02 论文通讯作者简介

Andrea Vernengo，博士，罗文大学化学工程与生物医学工程学院教授，团队研究重点是功能性生物材料、干细胞生物学与组织再生的交叉领域。包括开发温度响应型水凝胶，以促进间充质干细胞（MSC）的扩增和分泌组生成，应用于慢性伤口愈合和癌症治疗；双向细胞通信，既包括干细胞间改善工程组织微组织，也涉及干细胞与肿瘤之间的相互作用，以更好地复制控制癌症进展的微环境相互作用。

03 原文信息

EXPECT: A thermosensitive embedded bioprinting platform for guided spatial cell organization

Athanasia Pylostomou, Jacek K. Wychowaniec, Riccardo Tognato, Sarah T. Egger, Gion U. Alig, Charlotte J.C. Edwards-Gayle, Fatemeh Safari, Jennifer R. Weiser, Dagnija Loca, Matteo D'Este, Tiziano Serra, Andrea J. Vernengo

https://doi.org/10.1016/j.smaim.2025.09.002

04 期刊简介

Smart Materials in Medicine（《医用智能材料》）是一本国际化、同行评议、开放获取期刊，致力于发表和分享广义上智能材料及其衍生物、降解产物或代谢物在生物技术和医学领域的应用。

《医用智能材料》是一本跨学科期刊，主要关注以下内容：

 • 用于生物医学的智能材料或响应材料

 • 生物材料在智能医学和再生医学中的应用

期刊发表智能材料及其衍生物、降解产物或代谢物相关的设计、制造、加工、评估和应用文章。文章类型包括研究论文（Research）、综述(Review)和观点文章（Perspective）。

期刊目前已被许多国际数据库所收录，包括CAS (美国化学文摘)、DOAJ、EBSCOhost、Scopus、Embase和Ei Compendex。2024年引用分数（CiteScore）达到14.8分。 

期刊主编