Zespół Badań Zespołowych Opracowuje Bioresin do druku 3D DLP do syntezowania tkanek

docent Tim Woodfield, który prowadzi Christchurch medycyna regeneracyjna i tkanki Engineering (Create) grupa w Klinice Chirurgii Ortopedycznej i Centrum Bioinżynierii i nanomedycyny na University of Otago Christchurch, w Nowej Zelandii, prowadzi zespół badawczy, który opracowała bioresin dla technologii DLP, który jest w stanie bioprint struktur hydrożelowych komórkowych ładunkiem z małych, funkcje o wysokiej rozdzielczości od 25 do 50 mikronów.

technika DLP Zespołu projektów wzorzystą maskę UV lub widzialnej długości fali światła , za pomocą cyfrowego mikro-zwierciadła, na dolnej powierzchni w kąpieli z żywicy polimerowej. Po wystawieniu na działanie tego światła niektóre obszary żywicy zostają spolimeryzowane, a platforma przesuwa się w górę, tworząc nową warstwę CD3D .

Woodfield że „struktury takie mogą być wytwarzane przy użyciu bioprinting wytłaczania.”

dwa różne rodzaje hydrożelu (PVA-MA Żel MA) tworzą bioresin wraz z fotoreaktywny związek, który po oświetleniu światłem widzialnym inicjuje reakcję chemiczną. Ponad 90% komórek z nadrukiem biologicznym wytworzonych tą techniką przetrwa do trzech tygodni, gdy żywica jest biofunkcjonalizowana z 1% wagowo Gel-MA; dodatkowo wysiane komórki z powodzeniem przyłączają się do żelu i rozprzestrzeniają się na nim.

Zespół, który obejmuje również naukowców z University Medical Center (UMC) Utrecht w Holandii i Heriot-Watt University w Edynburgu, ostatnio opublikowany referat zatytułowany „Bio-żywica o wysokiej rozdzielczości litografii oparte biofabrication złożonych konstruktów komórek ładunkiem” w czasopiśmie biofabrication.

streszczenie brzmi: „Mimo znaczącego postępu została przeznaczona na rozwój bioinks komórkowe ładunkiem dla bioprinting wytłaczania na bazie mniej uwaga została skierowana na rozwój biopaliw żywic CYTO-kompatybilne i ich zastosowania w biofabrication litografii oparte, ograniczając postęp tej obiecującej technologii. W tym badaniu, opracowaliśmy nowy bio-metakrylowanego żywic na bazie poli (alkoholu winylowego) (PVA-MA), żelatyna-metakryloilo (żel-MA) i opartego na metalu przejściowego fotoinicjatora światła widzialnego. Wykorzystanie systemu fotoinicjacji o świetle widzialnym wykazującego wysoką chłonność molową umożliwiło bioprint konstrukcji o cechach wysokiej rozdzielczości w zakresie 25-50 μm. Biofunkcjonowanie żywicy przy użyciu 1% wag Gel-MA pozwoliło na długoterminowe przeżycie (> 90%) komórek w kapsułkach do21 d, i umożliwił przyłączenie i rozprzestrzenienie komórek śródbłonka wysianych na drukowanych hydrożelach. Ogromne konstrukty hydrożelowe o wysokiej rozdzielczości i uporządkowanej i uporządkowanej architekturze zostały z powodzeniem wydrukowane biocząstkowo, gdzie kapsułkowane komórki zachowały żywotność, homogenność i funkcjonalność. Synteza tkanki kostnej i chrzęstnej została potwierdzona przez kapsułkowane komórki macierzyste, podkreślając potencjał tych hydrofoli DLP-bioprintów do inżynierii tkankowej i biofabrykacji. "

Według inżyniera biomedycznego Dr. Khoon Lim, naukowca na Uniwersytecie Otago Christchurch i główny autor badania, makro-komponent bioresin jest mieszaniną zarówno biologicznych, jak i syntetycznych polimerów.

"Technologie oparte na litografii są od dawna wykorzystywane w produkcji biżuterii i motoryzacji. przemysł, na przykład, przy użyciu szeregu dostępnych w handlu żywic. Żywice te często zawierają rozpuszczalniki organiczne lub toksyczne chemikalia i wymagają fotoinicjatorów, które są rozpuszczalne tylko w toksycznych rozpuszczalnikach organicznych. Aby uczynić nasze żywice "bio", wykorzystaliśmy kombinację makromerów (fotoreaktywnych PVA-MA i Gel-MA) i fotoinicjatora rutenu. Wszystkie te składniki są rozpuszczalne w wodzie i nie są cytotoksyczne dla komórek "- wyjaśnia dr Lim.

" PVA-MA ma wszechstronne właściwości fizyczne i mechaniczne, które możemy dostosować bez żadnej zmiany między partiami. Wiemy również, że hydrożele PVA są dobrymi kandydatami, ponieważ wcześniej były stosowane w wielu aplikacjach inżynierii tkankowej, w tym w neuronach, chrząstkach i kościach. "

Fotoinicjator stosowany w biorezerwinie jest bardzo skuteczny w niestandardowa długość fali 400-450 nm komercyjnej drukarki 3D DLP. To pozwala badaczom wytwarzać dokładne struktury hydrożelowe, które cechują się doskonałą przestrzenną rozdzielczością.

Woodfield wyjaśnił: "Jest to połączenie wszystkich tych składników, które pozwala nam wytwarzać biofunkcjonalne hydrożele o właściwościach fizyko-mechanicznych, które można dostroić do różne aplikacje inżynierii tkankowej. "

Woodfield powiedział również, że funkcje topologiczne, takie jak filary i kraty, można łatwo tworzyć na powierzchni konstrukcji drukowanych DLP 3D, ponieważ metoda zespołu oferuje tak wysoką rozdzielczość. Komórki mogą również z powodzeniem być wbudowane w konstrukty bioresynowe bez osadzania i przy wysokiej żywotności komórek. Do tej pory zespół wykorzystał nową bioresynę do syntezy tkanki kostnej i chrzęstnej.

"Te cechy zapewniajązarówno fizyczne, jak i przestrzenne sygnały potrzebne do kontrolowania zachowań komórkowych - znowu coś, czego nie możemy łatwo osiągnąć dzięki bioprintingowi ekstruzji. Możemy również wytwarzać skomplikowane struktury, takie jak wewnętrzne sieci naczyniowe lub obciążone komórki urządzenia makro- i mikroprzepływowe ", powiedział Woodfield.

" Teraz planujemy wypróbować go w różnych aplikacjach, takich jak tworzenie modeli wątroby i modele nowotworowe do wysokowydajnych testów leków i inżynierii naczyniowej. "

Do autorów należą dr Lim, UMC Utrecht - Riccardo Levato, Pedro F. Costa, Miguel D. Castilho, Cesar R. Alcala-Orozco z Grupa CReaTE, Kim MA van Dorenmalen z UMC Utrecht, Ferry PW Melchels z Heriot-Watt University, Debby Gawlitta z UMC Utrecht, Gary J. Hooper z Grupy CReaTE, Jos Malda z UMC Utrecht i Woodfield.