Electro-Assisted 3D Bioprinting Method dla mikrokropel o niskiej koncentracji GelMA

Podczas gdy nisko stężony metakryloil żelatyny (GelMA) jest biokompatybilny z trójwymiarowymi strukturami obciążonymi komórkami, ze względu na niską lepkość, trudno jest uzyskać stabilne organoidy, a nawet mikrokrople z materiałem. Zespół naukowców z Uniwersytetu Zhejiang w Chinach skupił się na rozwiązaniu tego problemu w niedawno opublikowanym artykule, zatytułowanym "Elektrodolekowy bioprinting mikrokropelek GelMA o niskim stężeniu".

Streszczenie brzmi: "Tutaj obiecujący Opracowano metodę bioprintingu wspomaganą elektrycznie, która umożliwia drukowanie mikrokropel o niskiej koncentracji czystych GelMA z niskim kosztem, niskimi uszkodzeniami komórek i wysoką wydajnością. Za pomocą przyciągania elektrostatycznego szybko drukowane są jednorodne mikrokropelki GelMA o wielkości około 100 μm. Ze względu na zastosowanie niższych sił zewnętrznych do oddzielania kropelek, uszkodzenie komórek podczas drukowania jest pomijalne, co często zdarza się w bioprintach piezoelektrycznym lub termicznym. Analizowane są również różne stany drukowania i efekty parametrów drukowania (napięcia, ciśnienie gazu, rozmiar dysz itp.) Na średnicę mikrokropel. Następnie badane są podstawowe właściwości mikrosfer Gelma o niskim stężeniu. Wyniki pokazują, że nadrukowane mikrosfery z 5% w / v GelMA mogą zapewnić odpowiednie mikrośrodowisko dla obciążonych komórek macierzystych szpiku kostnego. Na koniec wykazano, że drukowane mikrokrople można stosować do tworzenia mikrosferoidalnych organoidów, w kontrolowanym uwalnianiu leku, a także w biograficznym drukowaniu 3D jako biobryków. "

Przygotowali roztwór prepolimeru przez rozpuszczenie liofilizowanego GelMA" w zmodyfikowane medium orzełkowe (MEM) w stężeniu 5% (w / v) zawierające fenylo-2,4,6-trimetylobenzoilofosfonian litu (LAP) w stężeniu 0,5% (w / v), "a następnie filtrowanie w celu zapewnienia sterylności , przed pomiarem jego lepkości.

Zastosowano sprężone powietrze, aby wprowadzić bioink do urządzenia wspomaganego elektrycznie.

"Dodatkowo, w celu zapobiegania powracaniu mikrokropelek wynikających z przyciągania metalowy pierścień, metalowa płyta połączona z wysokim napięciem, została umieszczona pod modułem wspomaganym elektrycznie "- napisali naukowcy. "Płytkę Petriego z olejem silikonowym umieszczono na metalowej płytce jako odbiornik kropelek. Do sieciowania GelMA użyto światła o długości fali 405 nm. "

Zespół przeprowadził kilka eksperymentów z urządzeniem do bio-druku i bioprintingu wspomaganym elektrycznie, w tym za pomocą kamery o dużej prędkości, która została ustawiona na 1600 fps, aby zbadaj różnedrukowanie stężeń kropelek GelMA o niskim stężeniu w pobliżu dysz w ramach procedury wspomaganej elektrostatycznie i ocena wpływu na parametry mikrosfery GelMA parametrów elektrorozpylania.

Współogniskowa mikroskopia fluorescencyjna i skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) były użyte do uzupełnij serię charakterystyk profilu, aby sprawdzić chemiczne i fizyczne środowisko, które zostało ustawione przez mikrokulki. Naukowcy przeanalizowali również 5% (w / v) profil degradacji GelMA, przetestowali krzywą naprężenia i odkształcenia Gel-Gel-Bioink i przeanalizowali obszar porów materiału GelMA o 5% (w / v).

" Obrazy SEM wewnętrznej morfologii zostały zaimportowane do oprogramowania ImageJ i przekształcone w 8-bitowe obrazy w skali szarości "- napisali naukowcy. Następnie przeanalizowano obszary porów obrazów w skali szarości. Obliczono rozkład częstotliwości obszaru i dane rozkładu normalnego. Następnie dane zostały naniesione w postaci histogramu rozkładu i krzywej rozkładu normalnego. "

Naukowcy zbadali również możliwości wykorzystania ich mikrosfer Gelma wspomaganych elektrycznie w różnych zastosowaniach, takich jak komórki kapsułkowanie, uwalnianie kontrolowane przez lek i bioprinting 3D. Aby skonfigurować urządzenie do bioprintingu 3D do drukarek atramentowych, zespół użył materiału PLA do wyprodukowania specjalnego urządzenia na drukarce 3D FDM, która została następnie dodana do urządzenia drukującego wspomaganego elektrycznie.

"Metalowa dysza była zamocowane na urządzeniu, a jego końcówka jest uziemiona. Pod nim metalowa płytka została połączona z wysokim napięciem "- wyjaśniają naukowcy. "BioLink GelMA z fluorescencyjnymi cząstkami, jak wyżej, został umieszczony w strzykawce urządzenia drukującego z asystą elektryczną." CD3D .

Aby zbadać drukowność, zespół ustawił niskie ciśnienie gazu (0,5 kPa) i wysokie ciśnienie gazu (1,5 kPa), a mikrokrople zostały wytłoczone poniżej na bibułę filtracyjną poniżej, która była wystawiona na działanie światła o długości fali 405 nm w celu usieciowania i obserwowano pod konfokalną mikroskopią fluorescencyjną po zakończeniu drukowania.

Badania zespołu pokazały, że wspomagany elektrycznie 3D bioprinting mikrokropel o niskiej koncentracji GelMA ma duży potencjał w zastosowaniach takich jak budowanie organoidów, dostarczanie leków i terapia komórkowa.