先进的3D生物墨水具有阻尼和抗氧化剂,用于微纳米制造
Tao Chen1, Hongyuan Xing2, Xiangming He3
1Engineering Research Center of Intelligent Rehabilitation for Traditional Chinese Medicine, Ministry of Education, School of Rehabilitation Science, Institute of Rehabilitation Medicine, Institute of Interdisciplinary Integrative Biomedical Research, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai, 201203, PR China.
Materials today. Bio
|December 11, 2025
概括
开发了一种新型的缓冲弹性质生物墨水 (DEPGM),用于保护生物应用中的机械振动和冲击. 这种生物墨水具有出色的强度,阻尼和抗氧化特性,非常适合3D打印和组织工程.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 机械工程 机械工程
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 机械振动和冲击在3D打印和肌肉骨应用中挑战结构完整性.
- 现有的生物墨水对敏感的生物系统缺乏足够的冲击保护能力.
研究的目的:
- 开发一种具有增强机械和生物特性的缓冲弹性体印刷生物墨水 (DEPGM).
- 为了研究多尺度的非共价-共价策略,以优化生物墨水性能.
主要方法:
- 在弹性聚合物上将甘氨基甲基酸盐接种,以创建DEPGM.
- 使用多尺度非共价-共价编排策略进行机械响应调.
- 评估机械性质 (压力强度,储存模量,缓冲能力) 和质行为 (剪切稀释).
- 评估在氧化应激下对核细胞 (NP) 的抗氧化活性和细胞影响,包括线粒体膜潜力,ROS水平,MMP13表达和COL2合成.
主要成果:
- 在DEPGM中,二次β-sheet含量增加了150%,导致压力强度为1.1 MPa和阻尼能力为0.072 (tan δ),与天然相比.
- 生物墨水表现出适合各种微型制造技术的剪切稀释行为.
- DEPGM显示出显著的抗氧化作用,增强线粒体功能,减少NP中的ROS.
- 它降低了MMP13的调节,促进了COL2合成,恢复了细胞平衡和ECM.
结论:
- DEPGM是一种多用途的三疗法生物墨水,集成机械阻尼,抗氧化活性和ECM重建能力.
- 多尺度非共价-共价策略为设计先进生物机械材料提供了一个平台.
- DEPGM对3D生物打印,再生医学和肌肉骨组织工程的应用具有前景.
