Bioprinting 101: Part 4 - Alginate

Alginian pochodzi z brązowych alg

Alginian jest polisacharydem rozpowszechnionym szeroko w ścianach komórkowych brązowych alg. Gdy wiąże się z wodą, zwykle tworzy lepką gumę. Alginian szybko absorbuje wodę, dzięki czemu jest przydatny jako dodatek. Alginian może być również stosowany jako hydrożel. Ma bardzo ciekawe aplikacje. Jest to hydrożel składający się z mikrocząstek lub żelów luzem w połączeniu z czynnikiem wzrostu nerwów w badaniach bioinżynieryjnych. Stosowano go jako rusztowanie w inżynierii tkankowej, jako nośnik dostarczania leków, oraz jako wzorcowe macierze zewnątrzkomórkowe do podstawowych badań biologicznych. Te zastosowania wymagają ścisłej kontroli szeregu właściwości materiału, w tym mechanicznej sztywności, pęcznienia, degradacji, przyłączania komórek i wiązania lub uwalniania cząsteczek bioaktywnych.

Struktura chemiczna alginianu składa się z dwóch rodzajów kwasu uronowego : Jednostka kwasu mannuronowego (M) i jednostka kwasu guluronowego (G). Różnice w stosunku M / G i konfiguracji blokowej uwzględniają różnice w właściwościach i funkcjonalności alginianu, zwłaszcza w zdolności żelowania i wytrzymałości żelu. Stosunek M / G zależy od takich czynników jak gatunki wodorostów (wyobraź sobie różnicę gatunku znalezionego w pobliżu wody wokół odległych wschodnioazjatyckich wysp w porównaniu z wodorostami znalezionymi w ładnym tropikalnym miejscu w pobliżu Bahamów), część wodorostów używane, miejsce zbioru i sezon zbiorów. Grupy karboksylowe w jednostkach M i G są łatwo wymieniane jonowo i mogą reagować z kilkoma rodzajami kationów. Kationy są niezbędne do rozważenia, jeśli chodzi o wytrzymałość materiału.

Alginian Bioink

Alginiany są szeroko stosowane jako rusztowania w inżynierii tkankowej. Omówiliśmy hydrożele wcześniej w tej serii, ale co sprawia, że ​​alginian jest inny? Produkty na bazie alginianu mają doskonałe właściwości rozrzedzania przy ścinaniu i mogą być łatwo wytłaczane przez dyszę. Tam też mają dobrą początkową wierność kształtu. Alginat jest szeroko stosowany w większości procesów wytłaczania bioprintu, częściowo z powodu tego. Istnieje również nacisk na alginian ze względu na możliwość łatwego mieszania materiałów z tymi metodami wytłaczania. Alginian jest biodegradowalny, ma kontrolowaną porowatość i może być połączony z innymi biologicznie aktywnymi cząsteczkami. Kapsułkowanie pewnych rodzajów komórek w kulki alginianowe może faktycznie zwiększać przeżywalność i wzrost komórek. Poza biodegradowalnością alginiany są również nietoksyczne. Jest to niezbędne do celów biomedycznych.

Alginian soduStruktura chemiczna