中南大学/湖南大学《自然·通讯》：3D三周期极小曲面螺旋体水凝胶支架，突破软组织工程血管化与力学瓶颈

背景：软组织工程面临血管化困难与力学性能不足的双重瓶颈。数字光处理3D生物打印技术虽可制造精细结构，但传统支架设计难以同时满足力学、物质传输与生物相容性需求。研究目的：探索基于三周期极小曲面（TPMS）螺旋体结构的水凝胶支架，通过优化几何参数实现氧气扩散与力学稳定性的平衡，并利用其连续负高斯曲率促进内皮细胞血管网络自组装，突破大体积组织构建的血管化瓶颈。结论：中南大学与湖南大学团队成功制备螺旋体水凝胶支架，优化相对密度20%和单胞尺寸2.5mm，在2×10⁷ cells/mL高密度下维持稳定力学性能。该支架通过整合素β1和YAP信号通路驱动内皮细胞形态发生，静态培养5天即形成致密微血管网络，总网络长度为晶格支架的1.5倍。在HepG2/HUVECs共培养模型中，螺旋体支架使细胞活力维持96%（晶格支架83%），缺氧细胞比例降至1/3，白蛋白分泌和MRP2表达显著升高。裸鼠皮下植入后肿瘤体积达晶格组5倍，血管数量提升约3倍。该工作首次建立3D曲率作为独立物理线索调控细胞行为的机制，为高保真、血管化软组织工程提供了新平台。