3D/3.5D挤压打印的电导碳-纳米纤维-嵌入的酸盐-酸基基移植:对工艺科学和生物相容性的全面理解

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.
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 复杂的软组织重建 (如尿道,神经) 需要具有集成血管化,机械强度和电活性的先进生物材料.
• 目前的管状组织工程结构往往表现出不够的机械稳定性和电活性,限制了它们的临床成功.

研究的目的:

• 为了研究碳纳米纤维 (CNFs) 在增强酸盐-凝水凝中的作用,用于3D挤压打印管状组织支架.
• 评估CNF结合对3D打印软组织再生3D打印水凝结构的结构,机械,电气和生物特性的影响.

主要方法:

• 酸盐-凝水凝油墨是用不同度的碳纳米纤维 (CNF) 配制的.
• 增材制造 (三维挤压打印) 用于使用3.5D打印方法制造管状结构.
• 鉴定包括机械测试 (粘弹性,单轴张力),电导度测量,微型CT成像,表面粗度分析,细胞活力测试 (NIH-3T3纤维细胞),抗菌性测试,以及在Wistar大鼠中的体内研究.

主要成果:

• 加入0.75%的CNF显著提高了水凝强度,粘性弹性,可打印性和可构建性,增强了断裂应力和弹性模量.
• 用CNF增强的水凝表现出更好的电导率 (0.5S/m),相互连接的多孔结构和适合管状移植的光滑表面.
• 试验室研究显示,纤维细胞活力高,对大肠杆菌和黄金色杆菌有强烈的抗菌活性. 在体内研究表明,增强了血管化和有利的免疫反应,没有系统性毒性.

结论:

• 碳纳米纤维 (CNFs) 对于开发机械坚固,电导和生物反应敏捷的酸盐-酸盐水凝用于3D打印至关重要.
• 加强CNF的水凝系统显示了复杂软组织再生的显著翻译潜力,解决了当前组织工程结构的局限性.
• 这项研究突出了创造先进生物材料的有希望的战略,用于软组织修复和再生的临床应用.