双交叉连接丝纤维素/基于pectin的生物墨水开发和神经干细胞/原生细胞球形负载3D生物打印的应用
Hao-Wei Lee1, Ko-Ting Chen2, Yi-Chen Ethan Li3
1Department of Biomedical Engineering and Environmental Sciences, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan.
International journal of biological macromolecules
|April 27, 2024
概括
使用丝纤维素和pectin的新生物墨水使神经组织工程的3D大脑模型成为可能. 这些先进的材料支持神经干细胞的生长和分化,为脑损伤研究提供了一个有希望的替代方案.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 神经科学是一个神经科学.
- 组织工程是组织工程.
背景情况:
- 人类神经系统中的神经细胞在脑损伤后具有有限的修复和再生能力.
- 三维 (3D) 生物打印提供了一个可行的策略,用于创建生物模拟器官结构和体外模型来研究大脑状况.
- 生物墨水对于模仿细胞微环境和影响工程组织中的细胞行为至关重要.
研究的目的:
- 开发用于神经组织工程和体外大脑模型的机械调节,双交联生物墨水.
- 评估新型生物墨水配方的可打印性,生物相容性和神经细胞支持.
- 在开发的生物墨水中使用神经干细胞/原始细胞 (NSPC) 构建一个3D大脑模型.
主要方法:
- 使用可光交叉连接的甲基化丝纤维素 (SilMA) 与pectin或pectin methacryloyl (PecMA) 结合制造生物墨水.
- 在某些配方中加入丝纤维素 (SF) 补充剂.
- 生物墨的特性,包括机械可调性,可打印性和多孔结构.
- 在优化的生物墨水 (15%SilMA/0.5%pectin) 中封装NSPCs以创建3D大脑结构.
主要成果:
- SilMA/pectin生物墨水表现出优越的特性,SilMA有助于生物相容性和可调性机制,而pectin提高了打印能力.
- 生物墨的多孔结构有效地支持神经细胞生长.
- 15%的SilMA/0.5%的pectin配方表现出极好的印刷性和形状保真性.
- 装有NSPC的3D大脑模型显示了持续的细胞活力和高的神经元分化,没有外源生长因子.
结论:
- 开发的SilMA/pectin生物墨水为神经应用提供可调节的机械性能和出色的生物相容性.
- 这些生物墨水为神经诱导创造了有利的环境,支持NSPC分化.
- 使用这些新型生物墨水的3D生物打印方法为神经组织工程和体外大脑模型的开发提供了一个有希望的替代方案.
