使用纳米纤维素增强凝基水凝生物的HepG2细胞-Laden 3D结构的生物制造:材料特征,细胞活力评估和代谢分析
Nicole S Lameirinhas1, Maria C Teixeira1, João P F Carvalho1
1CICECO─Aveiro Institute of Materials, Department of Chemistry, University of Aveiro, Aveiro 3810-193, Portugal.
ACS biomaterials science & engineering
|April 17, 2025
概括
这项研究开发了一种新的凝和纳米纤维化纤维素生物墨水,用于3D生物打印肝癌细胞. 生物墨水增强了结构完整性,并在印刷后保持高细胞活力和代谢活动.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 复制人类组织架构是一个重要的生物医学挑战.
- 三维 (3D) 生物打印为制造活组织类似物提供了一个有前途的解决方案.
- 开发具有适当机械和生物特性的先进生物墨水对于成功的生物打印至关重要.
研究的目的:
- 开发和描述一种基于凝 (Gel) 和纳米纤维化纤维素 (NFC) 的新型水凝生物墨水,用于基于3D挤出的生物打印.
- 评估凝/NFC生物墨的风湿学,机械和可打印性质.
- 评估生物打印结构中的肝癌细胞 (HepG2) 的细胞相容性和长期细胞活力以及代谢活性.
主要方法:
- 凝/NFC水凝生物墨的配方,其质量比不同 (90:10,80:20,70:30,60:40).
- 使用genipin进行水凝的交叉连接.
- 学和机械性质的表征 (收益应力,压力应力,Young的模量).
- 评估3D打印的真实性和形状保留.
- 使用标准试验和生物打印后的1H NMR代谢组分,评估HepG2细胞活力和代谢活性.
主要成果:
- 添加NFC显著增强了凝/NFC生物油墨的风质和机械性能.
- 产量应力从70.9 ± 28.6 Pa增加到627.9 ± 74.8 Pa,Young的模量从4.7 ± 0.9 MPa增加到12.1 ± 1.1 MPa,随着NFC含量的增加.
- 更高的NFC内容提高了复杂的3D结构的形状保真性和打印能力.
- 水凝显示对HepG2细胞的非细胞毒性 (活力在48小时>80%).
- 在70:30凝/NFC墨水中的生物打印的HepG2细胞保持了高活力 (90±4%) 和代谢活动,直到印刷后的14天.
结论:
- 凝和纳米纤维化纤维素水凝与基尼交叉连接,代表了用于3D生物打印的有希望的生物油墨配方.
- 优化的凝/NFC生物墨水提供了出色的打印能力,机械强度和形状保真性.
- 这种生物墨水支持HepG2细胞的长期活力和代谢功能,显示了组织工程应用的巨大潜力.
