低度的凝甲基基凝与可调整的3D挤出可打印性和细胞兼容性:探索定量过程科学和生物物理性质

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.
• 生物打印技术的技术

背景情况:

• 水凝的3D生物打印缺乏对过程科学,可构建性和生物物理性质相关性的全面理解.
• 对3D挤出生物打印用于支架的定量分析并未得到广泛报道.
• 开发具有可调节性质的多功能生物墨水对于临床应用至关重要.

研究的目的:

• 为了研究甲基化碳素甲基纤维素 (mCMC),纳米基亚帕 (nHAp) 和聚乙烯甘油) 双酸盐 (PEGDA) 对凝甲基 (GelMA) 基生物油墨的影响.
• 建立生物墨水配方,粘弹性特性,可打印性和大规模脚手架可建性之间的相关性.
• 使用这些生物墨水,评估细胞相容性和骨和软骨组织再生的潜力.

主要方法:

• 使用GelMA作为基线矩阵,结合mCMC,nHAp和PEGDA来创建多功能生物墨水.
• 进行了广泛的实验和定量分析,以评估生物物理性质,可打印性和细胞功能.
• 使用3D挤出生物打印制造了15毫米边缘立方体支架,并评估了其结构稳定性.

主要成果:

• 与原始GelMA相比,PEGDA的加入显著改善了压缩模量 (∼40倍),减少了胀率 (∼2倍) 和降低了降解率 (∼30倍).
• 建立了微观结构孔隙结构,生物物理性质和开发的生物墨的细胞相容性之间的相关性.
• 在二维基底层和三维支架上,成功地证明了人间介质干细胞 (hMSCs) 的生长和分化为骨和软骨基质.

结论:

• 开发的可光聚合生物墨水为3D生物打印多功能支架提供了多功能平台,具有形状忠实性.
• 在生物墨水开发中,定量分析对于建立过程-微观结构-属性相关性至关重要.
• 这项工作在为骨和软骨组织工程应用创造先进的生物墨水方面取得了重大进展.