コラーゲンマイクロファイバーは、血液毛細血管の向きと開いた血管内腔を誘導します

設計された組織または構造の血管新生を達成することは、組織工学の分野で大きな課題です。これまで、血管新生に関する研究は、血管系の方向やネットワーク密度などの血管ネットワーク幾何学の制御が限られていることを実証しています。開いた血管内腔は、細胞が生存し、代謝活性が大規模な組織で完全に機能していることを保証するために重要です。ここでは、分配機を使用して開いた血管内腔を持つ毛細血管方向を制御可能な3D組織を製造するための高水分散性コラーゲンマイクロファイバー（CMF）に基づく方法が報告されています。高分散特性を備えた20マイクロメートルのCMF（CMF-20）は、均質な組織を分配し、200マイクロメートルの長さのCMF（CMF-200）を超える相互接続された毛細血管ネットワークの形成を誘導するのにより効果的であることが示されています。利点の1つは、顕微鏡として作用するヒドロゲルベースの組織のZ軸に対する収縮の防止です。繊維間の隙間は、内皮細胞の移動と成熟をサポートする可能性があるため、CMFを含まないコントロールと比較してより大きな血管内腔が形成されます。その上、分配プロセスによって生成されるせん断力により、コラーゲンマイクロファイバーが整列し、これらのマイクロファイバーはインテグリン誘導の接着によって細胞の整列を導きます。血液毛細血管のアライメントと血管内腔の安定化を可能にするCMFに基づいた調査結果は、組織工学の重要な技術となります。

Achieving vascularization of engineered tissues or structures is a major challenge in the field of tissue engineering. Hitherto, studies on vascularization have demonstrated limited control of vascular network geometry, such as vasculature direction and network density. An open vascular lumen is crucial to ensure that cells survive and that metabolic activity is fully functional in large-sized tissues. Herein, a method based on high water-dispersible collagen microfibers (CMF) to fabricate capillary orientation-controllable 3D tissue with an open vascular lumen using a dispensing machine is reported. A twenty micrometers-long CMF (CMF-20) with high dispersion property are shown to be more effective for dispensing a homogenous tissue and inducing formation of an interconnected capillary network than two hundred micrometers-long CMF (CMF-200). One of the advantages is the prevention of shrinkage on the z-axis of hydrogel-based tissue which acts as a microscaffold. The gaps between the fibers can support endothelial cell migration and maturation, thus forming a larger vascular lumen compared to CMF-free controls. Besides, shear forces produced by the dispensing process cause the collagen microfibers to align, and these microfibers guide cell alignment by integrin-induced adhesion. The findings based on CMF to allow blood capillary alignment and vascular lumen stabilization will be an important technology in tissue engineering.