Bioprinting 101: Part 2 Hydrogels

Hydrożel prosty

Hydrożel jest wielkocząsteczkowym żelem polimerowym zbudowanym z sieci usieciowanych łańcuchów polimerowych. Hydrożele są syntetyzowane z hydrofilowych monomerów przez łańcuch lub etap wzrostu, wraz z funkcjonalnym środkiem sieciującym w celu ułatwienia tworzenia sieci. Struktura siatkowa wraz z pustymi niedoskonałościami zwiększa zdolność hydrożelu do absorbowania dużych ilości wody poprzez wiązania wodorowe. W rezultacie hydrożele mają naturę samoleczenia. Rozwijają się również, ale mają świetne właściwości mechaniczne. Samouzdrawianie odnosi się do spontanicznego tworzenia nowych wiązań, gdy stare więzi są łamane w materiale. Zdolność do samoleczenia jest bardzo atrakcyjna dla druku biologicznego i systemów związanych z ciałem. Biologia człowieka to system oparty na komponentach reprodukcyjnych i samoleczących, dlatego potrzeba pierwiastków i materiałów do gojenia się jest najważniejsza.

Struktura chemiczna hydrożelu pozwala na wystąpienie różnych reakcji chemicznych. W zależności od ich składu reagują na różne bodźce, w tym na ogrzewanie, pH, światło i inne czynniki chemiczne. Ważną właściwością do zrozumienia w hydrożelu jest zdolność do wychwytywania wody przy jednoczesnym zachowaniu jej struktury wiązania chemicznego, a tym samym jej trójwymiarowej struktury.

Hydrożel zaprojektowany

Trwałość trójki -wymiarowa struktura jest ważna dla drukowania 3D. Głównym zastosowaniem hydrożelów w bioprogramowaniu są rusztowania w inżynierii tkankowej. Inżynieria tkankowa definiowana jest jako połączenie materiałów, inżynierii i komórek w celu poprawy lub zastąpienia narządów biologicznych. To wymaga znalezienia odpowiednich typów komórek i hodowania ich w odpowiednim rusztowaniu w odpowiednich warunkach. Hydrożele są atrakcyjnym materiałem rusztowania, ponieważ ich struktury są podobne do macierzy pozakomórkowej wielu tkanek, często mogą być przetwarzane w stosunkowo łagodnych warunkach i mogą być dostarczane w minimalnie inwazyjny sposób.

Syntetyczne rusztowanie hydrożelowe

Pod względem bioinżynierii tworzenie rusztowań za pomocą hydrożeli można przeprowadzić dwiema metodami: pozyskiwaniem naturalnym lub derywatyzacją syntetyczną. Dla entuzjastów biobigrafii 3D korzystne jest zastosowanie metody syntetycznej. Te metody są łatwe do kontrolowania pod względem chemicznym i struktury. Pozwala to na manipulowanie właściwościami. Bio-inżynieria syntetyczna jest najbardziej prawdopodobną drogą do wszystkiego, co bi-drukowanie 3D wiąże się z otoczeniem domowym. Łatwiej jest eksperymentowaćw tym kontekście. Łatwiej jest również tworzyć specyficzne właściwości skóry dla różnych obszarów ciała za pomocą łatwych do manipulowania syntetycznych hydrożeli.