日本寺崎生物医学创新研究所(Terasaki Institute for Biomedical Innovation，简称TIBI)的科学家们在原生骨骼肌组织的3D生物打印方面取得了进展。TIBI科学家方法的关键在于他们特殊配方的生物链接，其中包含用于持续递送胰岛素样生长因子-1 (IGF-1)的微颗粒。
正如他们最近在《大分子生物科学》杂志上发表的论文所显示的那样，IGF-1的持续递送增强了肌肉前体细胞成熟骨骼肌组织的形成，并促进了它们的结构排列。这提高了再生过程的效率，并可能为患有肌肉损失或受伤的人带来成功的治疗。
由于创伤、疾病或外科手术导致的骨骼肌的丧失不仅会导致功能损伤，还会导致相关组织(如血管和其他结构组织)的损伤。目前治疗这种肌肉损失的方法是将患者的健康肌肉组织从不同部位转移到损伤部位。然而，移植组织的神经支配不足和其他并发症会阻碍肌肉的完全恢复。
正常的肌肉发育过程是渐进的，称为成肌细胞的圆形肌肉前体细胞融合形成管状细胞，称为肌管。这些肌管最终发育成成熟的肌纤维。除了肌肉细胞成熟之外，精确的细胞排列和定向对于成功的肌肉收缩和功能至关重要。
生物工程功能骨骼肌组织的努力已经取得，但大多数方法提出了自己的一套挑战。例如，使用静电纺丝方法设计原生骨骼肌组织的尝试已经产生了具有适当结构对齐和方向的肌肉组织，用于修复和再生;然而，组织细胞成熟和肌肉收缩的能力已被证明是不足的。
TIBI方法利用3D生物打印技术，使用由GelMA(一种生物相容性明胶基水凝胶)、成肌细胞和用于持续递送IGF-1的微颗粒组成的生物链接。
IGF-1促进肌肉再生和修复，当存在至少十天。为了提供IGF-1持续释放数天，研究人员使用微流体系统制造了均匀大小的微颗粒，并涂有IGF-1。随着微颗粒的降解，IGF-1逐渐从微颗粒表面释放。
在用这种新型生物链构建肌肉一周后，研究人员观察到成肌细胞排列、融合和分化为肌管的能力增强，与没有持续释放IGF-1的构建相比，肌管的生长和延长明显更多。有趣的是，生物打印10天后，具有IGF-1持续释放的肌肉组织结构开始自发收缩。
临床前研究中，小鼠接受了生物3D打印肌肉组织构建物的植入。那些植入了提供IGF-1持续释放的肌肉组织构建物的小鼠在植入后六周表现出最高程度的肌肉组织再生。
另外的体内实验显示，IGF-1的持续释放也引发了良好调节的炎症反应，这被证明对组织修复有益。
“IGF-1的持续释放促进了肌肉细胞的成熟和排列，这是肌肉组织修复和再生的关键一步，”TIBI的董事兼首席执行官Ali Khademhosseini博士说。“将这种策略用于治疗性地创造功能性、可收缩的肌肉组织有很大的潜力。”
