ネットワーク変調により、再生工学用の広範に調整可能な機械的性能を持つ3D印刷されたクエン酸ベースポリマースカフォールドを実現

科学分野:

• 生体材料科学; 高分子化学; 再生医療

背景:

• 調整可能な機械的特性を持つ生体材料は、生物医学的用途に不可欠です。; 光重合性クエン酸ベースポリマー（CBP）は、3D印刷用の生分解性スカフォールドに使用されます。; mPDCスカフォールドは、高度に架橋されたネットワークのために脆性を示すことが多く、その使用を制限します。

研究 の 目的:

• mPDCの架橋密度とトポロジーを調節するためのネットワークエンジニアリング戦略を開発すること。; mPDC生体材料の機械的特性、特に靭性と延性を向上させること。; 多様な組織工学用途のための汎用性の高い生体材料プラットフォームを作成すること。

主な方法:

• mPDCへのアクリレートベースの反応性希釈剤（イソボルニルアクリレート、IBOA）および/またはチオールベースの連鎖移動剤（3,6-ジオキサ-1,8-オクタンジチオール、DOD）の組み込み。; ヤング率、引張強度、破断ひずみを含む機械的特性の特性評価。; 生分解性、細胞適合性、および3D印刷性の評価。; 3D印刷された半月板スカフォールドおよび血管ステントの作製と評価。

主要な成果:

• ヤング率（6.8-134 MPa）、引張強度（1.8-18 MPa）、破断ひずみ（14-61％）で広範に調整可能な機械的特性を達成しました。; IBOAの組み込みは靭性を大幅に向上させ、IBOAとDODの組み合わせは延性を向上させました。; すべてのmPDC複合材料は、調整可能な生分解性、良好な細胞適合性、および優れた3D印刷性を示しました。; 3D印刷されたスカフォールドは、軟骨細胞の成長と線維軟骨マトリックスの沈着をサポートし、血管ステントは内皮細胞の形成をサポートしました。

結論:

• 汎用性の高い光重合性クエン酸ベース生体材料を作成するための、容易なネットワークエンジニアリング戦略を開発しました。; 開発された生体材料は、広範に調整可能な機械的性能、制御可能な生分解性、および良好な細胞適合性を示します。; これらの高度な生体材料は、荷重支持および軟部組織工学を含む、カスタマイズされた生物医学的用途に大きな可能性を提供します。