细胞驱动的弹性体颗粒包装在复合生物墨中,用于设计和植入稳定的3D打印结构

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.
• 在3D生物打印中使用3D生物打印

背景情况:

• 3D打印的充满细胞的结构通常由于细胞紧缩和水凝收缩而失去结构完整性.
• 保持几何和结构忠实性对于功能组织工程应用至关重要.

研究的目的:

• 开发一种合成生物墨水,将生物水凝和弹性聚合物协同使用,以提高3D打印结构中的结构完整性.
• 为了提高3D打印组织的机械稳定性和细胞兼容性.

主要方法:

• 通过将聚乙烯酸 (无水化物) 酸 (POMaC) 弹性微粒集成到生物水凝 (纤维素,GelMA,酸盐) 中,制备复合生物墨水.
• 复合生物墨的机械性能 (剪切模量,压力强度) 和交联动力学的特征.
• 对抗细胞力量和物理处理的结构稳定性的评估,包括数学建模.
• 评估生物墨水在组织工程应用中的实用性,包括人类诱导的多能干细胞衍生的心脏组织和初级血管系统.
• 在生物体内进行植入研究,以评估构造性能,血管生成和宿主组织反应.

主要成果:

• 复合生物墨水显著提高了3D打印结构的弹性和可塑性,减轻了组织紧缩和胀.
• 建筑物表现出较低的剪切模量,快速交叉连接,高压力和抗变形的性能.
• 数学建模证实颗粒包装和应力消散有助于机械稳定性.
• 在工程心脏组织和血管系统中成功证明了增强的功能组合和稳定性.
• 在体内研究表明,结构弹性得到改善,血管新生增强,以及亲修复性巨细胞透.

结论:

• 复合生物墨水通过利用弹性体微粒的特性,有效地保持了3D打印结构中的结构忠实性.
• 这种方法为推进组织工程提供了一个有希望的策略,通过提高工程组织的机械强度和体内性能来推进组织工程.
• 开发的生物墨水适合制造复杂,稳定和功能性的生物结构.