凝甲基酸盐和氧酸水凝对于3D生物打印骨组织的适用性
Paul Stolarov1, Jonathan de Vries1, Sean Stapleton1
1Biionix Cluster, Department of Internal Medicine, College of Medicine, University of Central Florida, Orlando, FL 32827, USA.
Materials (Basel, Switzerland)
|March 13, 2024
概括
这项研究探讨了用于骨再生的3D生物打印 (3DBP),优化凝甲基酸盐 (GelMA) 和酸 (HA) 水凝. 研究人员发现,可打印的骨移植具有良好的机械性能和细胞活力的平衡.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 组织工程是组织工程.
- 再生医学是一种再生医学.
背景情况:
- 复杂的骨缺陷带来了重大治疗挑战,自移植具有诸如捐赠者部位发病率等局限性.
- 3D生物打印 (3DBP) 为创造可行的骨移植提供了一个有希望的替代方案.
- 这项研究研究了由凝甲基酸盐 (GelMA) 和酸 (HA) 组成的水凝,用于骨再生.
研究的目的:
- 在打印能力受到损害之前,确定基于GelMA的水凝中酸 (HA) 含量的上限.
- 评估不同度的GelMA和HA对机械性能和细胞活性的影响.
- 为了优化生物墨水配方,用于骨类移植的3D生物打印.
主要方法:
- 实验设计 (DoE) 用于创建13种含有不同凝MA/HA度的水凝生物墨水.
- 生物墨水被评估为管管能力和平衡模量.
- 使用3D生物打印来制造水凝结构,随后对打印准确度和人类骨髓衍生中细胞 stromal cell (hMSC) 活力的评估.
主要成果:
- 美国能源部成功预测了最佳的GelMA和HA度,以达到最大的刚度,同时保持可打印性 (12.3%的GelMA,15.7%的HA,2%的凝).
- 使用10%的GelMA,2%的HA和5%的凝,可以达到最佳的印刷保真度.
- 从第二天到第七天,细胞活力仍然很高 (>80%),尽管在最高的HA度下观察到显着较低的活力,这表明潜在的细胞毒性.
结论:
- 基于挤出的3DBP可以创建高度可定制的骨组织植入物.
- 可打印的骨状移植,具有增强的HA含量,有利的机械性能 (145kPa) 和高细胞活力 (>80%) 是可以实现的.
- 在骨组织工程中,优化GelMA和HA度对于平衡可打印性,机械强度和生物相容性至关重要.
