小说颗粒水凝胶Bioink发达

每天都在美国,17人死亡在等待器官移植,每9分钟,另一个人被添加到移植等待名单,根据卫生资源和服务管理局。一个潜在的解决方案,以缓解短缺是发展生物材料,可以作为复杂三维(3 d)打印器官形状,宿主细胞,形成组织的能力。尝试迄今为止,虽然有不足,所谓的大部分水凝胶bioinks未能融入身体适当厚和支持细胞组织结构。

现在,宾夕法尼亚州立大学的研究人员已经开发出一种小说;颗粒水凝胶bioink利用自组装纳米粒子和水凝胶微粒或微凝胶,实现之前未达到的水平的孔隙度、形状保真度和细胞融合。

“我们已经开发出一种新型颗粒水凝胶bioink 3 d-extrusion生物打印的组织工程微孔支架,“说通讯作者Amir Sheikhi宾夕法尼亚州立大学化学工程助理教授在生物医学工程有礼貌的任命。“我们已经克服前面的限制3 d生物打印颗粒水凝胶的可逆绑定微凝胶使用纳米粒子自组装。这使得颗粒的制备水凝胶bioink保存了大量的微孔性、提高印刷适性和形状忠诚。”

迄今为止,大多数bioinks都是基于大部分水凝胶聚合物网络,可以容纳大量的水,同时保持其结构,纳米孔限制信息和cell-matrix交互以及氧气和养分转移。他们还要求退化和/或重构允许细胞渗透和迁移,延迟或抑制bioink-tissue集成。

“3 d生物打印的主要限制使用传统散装水凝胶bioinks形状之间的权衡是忠诚和细胞生存能力,这是由水凝胶硬度和孔隙度、“Sheikhi说。”增加了水凝胶硬度提高了构造形状的忠诚,但也降低了孔隙度,降低细胞生存能力。”

为了克服这个问题,科学家们在这个领域开始使用微凝胶组装组织工程的支架。大部分水凝胶相比,这些颗粒水凝胶支架能够形成三维结构原位的孔隙度,调节创建结构和分离水凝胶的孔隙度的刚度。

细胞生存能力和迁移仍是一个问题,然而,Sheikhi说。获得积极的特质在3 d印刷过程中,颗粒水凝胶必须紧密联系在一起,影响孔隙度在微凝胶和负面影响的空间,进而产生负面影响细胞的生存能力和能动性。

宾夕法尼亚州立大学研究人员的方法解决了“干扰”问题,同时仍然保持的积极特质通过增加微凝胶的粘性颗粒水凝胶。微凝胶抓住对方,消除需要紧包装由于界面自组装纳米粒子吸附微凝胶和保留微尺度毛孔。

“我们的工作是基于这样一个前提:纳米颗粒能够吸附在高分子微凝胶表面和可逆坚持彼此的微凝胶,而不是填补毛孔微凝胶中,“Sheikhi说。“可逆附着机制是基于不均匀带电纳米粒子可以传授动态结合松散微凝胶。这样的动态债券形式或显露释放或剪切力的发挥,使微凝胶的三维bioprintability停赛没有密集的包装他们。”

研究人员说,这项技术可以扩展到其他的平台由合成、天然或混合聚合物微凝胶,这可能是彼此组装使用类似的纳米粒子或其他物理和/或化学方法,如charge-induced可逆结合,主-客体相互作用或动态共价键。

根据Sheikhi,研究者计划探讨;颗粒bioink可以进一步应用于组织工程和再生,器官/组织/疾病models-on-a-chip和原位3 d生物打印器官。

寻址的持续挑战之一”的3 d颗粒水凝胶的生物打印,我们的工作可以在组织工程开辟新的途径和印刷功能器官,“Sheikhi说。

先进材料名叫Sheikhi作为本文的一颗冉冉升起的明星。明日之星系列”是为了庆祝国际科学社区的多样性(期刊bet188真人先进的科学,先进材料,先进医疗材料和小)服务通过收集优秀文章研究概念化和监督的研究公认的职业生涯早期研究人员来自世界各地,”据《华尔街日报》的网站。

参考:Ataie Z, Kheirabadi年代,张JW, et al .;颗粒水凝胶bioinks挤压生物打印保存互联显微疏松。小。2022:2202390。doi:10.1002 / smll.202202390

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