Hyrdogels bazujący na morzu użył do stworzenia nowego Bioink do biografii 3D

Jednym z wyzwań w dziedzinie bioprogramowania jest opracowanie bezpiecznych i skutecznych bioinkli. W artykule zatytułowanym "Morskie biomateriały oparte na biomateriałach do generowania trójwymiarowych tkankowych struktur drukowych" grupa naukowców omawia rozwój bioink przy użyciu alginianu i rybiej żelatyny (f-żelatyny). Stworzyli opartą na morzu sieć przenikających się polimerów (IPN) składającą się z sieci alginianowych i f-żelatynowych metakryloilu (f-GelMA), odpowiednio za pomocą fizycznych i chemicznych metod sieciowania.

"W tym badaniu cztery różne stężenia alginianu (1%, 2%, 3% i 4%) i trzech niskich stężeń f-GelMA (4%, 5% i 6%) badano i stwierdzono, że tworzą one hydrożele z podwójnie sieciowanymi alginianami / f-GelMA, "Wyjaśniają naukowcy. "W teście właściwości mechanicznych czysty hydrożel alginianowy wykazywał typowy wzrost wytrzymałości mechanicznej przy wzroście stężenia i małej wytrzymałości mechanicznej, gdy jego moduł ściskający wynosił około 40 kPa, nawet przy 4% alginianu, w porównaniu z alginianem / f-GelMA IPN hydrożel, w którym moduł alginianu / f-GelMA wynosił około 40 kPa przy 1% alginianu. "

Wykazano, że wytrzymałość mechaniczna hydrożelów została znacząco zwiększona dzięki zastosowaniu podwójnej sieci alginianu i f-GelMA. Zdaniem naukowców, dostrajalny zakres wytrzymałości mechanicznej w hydrożelu alginian / f-GelMA byłby wystarczający do spełnienia różnorodnych wymagań różnych tkanek.

Naukowcy przeprowadzili także testy pęcznienia za pomocą czystego hydrożelu alginianowego jako grupy kontrolnej i stwierdzono, że stosunek pęcznienia masy zmniejszył się wraz ze wzrostem stężenia alginianu.

"Dla hydrożelu alginian / f-GelMA stosunek pęcznienia masy dla wszystkich badanych grup był niższy niż dla czystej grupy alginianowej. - kontynuują naukowcy. "Było to spowodowane zwiększoną gęstością usieciowania po dodaniu f-GelMA, która wytworzyła dodatkowe sieci polimerowe poprzez wiązanie kowalencyjne ... Właściwości pęcznienia hydrożelu zależą głównie od wielkości porów hydrożelowych, stężenia polimeru, gęstości sieciowania i interakcji z rozpuszczalnikami. "

Naukowcy zbadali również charakterystykę degradacji hyrdogli. Szybkość degradacji alginianu / f-GelMA w roztworze soli była podobna dla 2% i 4% alginianu, chociaż 2% degradowało się szybciej. Badano również morfologię hydrożeli, a alginian / f-GelMA wykazywał wysoce porowatą strukturę, która może zapewnić wystarczającą przestrzeń dlatransport składników odżywczych i wymiana gazowa na przeżycie komórek.

"Aby ocenić zachowanie komórek i zbadać wykonalność (żywotność komórek, adhezję i proliferację komórek) hydrożelu alginian / f-GelMA, adhezję komórek i 3D wykonano testy enkapsulacji komórek w celu zbadania zdolności wiązania się z rusztowaniem alginianu / f-GelMA, co ma kluczowe znaczenie dla przeżycia komórek "- stwierdzają naukowcy. "... Kapsułowane komórki NIH-3T3 hodowano przez siedem dni, a żywotność komórek określano przy użyciu zestawów testowych LIVE / DEAD. Jak pokazano na Figurze 3C, komórki zachowywały wysoką żywotność podczas okresu hodowli (jeden, trzy, pięć i siedem dni) i wykazały, że komórki mogą utrzymać długoterminowe przeżycie w hydrożelu alginian / f-GelMA. " < Wyniki testu pokazały, że hydrożel alginian / f-GelMA ma wiele obietnic w aplikacjach inżynierii tkankowej, w tym w bioprogramowaniu 3D. Aby jeszcze bardziej potwierdzić morfologię i żywotność komórek w procesie drukowania 3D, wydrukowano dwuwarstwowe rusztowanie i przeprowadzono test Live / Dead w celu zbadania współczynnika przeżycia komórek. Rusztowanie wykazało zadowalający układ 3D pod mikroskopem o wysokiej żywotności komórek.

Badanie to było pierwszym przypadkiem zastosowania alginianu i f-GelMA do bioprogramowania 3D, a udane wyniki oznaczają, że biopolimery morskie mogłyby w sposób możliwy zastąpić biopolimery z zasobów ssaków, które mogą przenosić choroby lub podlegać ograniczeniom religijnym.

Autorami artykułu są: Xiaowei Zhang, Gyeong Jin Kim, Min Gyeong Kang, Jung Ki Lee, Jeong Wook Seo, Jeong Tae Do, Kwonho Hong, Jae Min Cha, Su Ryon Chin i Hojae Bae CD3D .