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3D打印材料

三维打印载凝胶模块化微笼支架


发布日期:2021-01-01 来源: 凌云3D


传统式的组织工程支架难以在规格或样子上调节以融入缺点位置,也没法出示空间布局繁杂的负荷(细胞、细胞生长因子等)。最近,俄勒冈身心健康与科学研究高校(圣何塞)Luiz E. Bertassoni精英团队在Advanced Materials上发布了名为“三维 Printing of Microgel-loaded Modular Microcages as Instructive Scaffolds for Tissue Engineering”的科学研究毕业论文。运用光固化机三维打印技术性生产制造了一种新式的lego式模块化微笼支架,该模块化支架能够轻轻松松手动式拼装,而且具备很高的扩展性。

除此之外,模块化的中空微笼设计方案容许每一个模块装车不一样成分的微生物凝胶,拼装后的总体构造具备异质性遍布。模块化的微笼设计理念具备安装简易、扩展性好、载入特性可控性等特性,是一种可拓展到多种多样原材料以提升 微生物特性的灵便系统软件。

如图所示1,科学研究工作人员最先根据光固化机三维打印(DLP)技术性,将密度高的的β-TCP原材料复印成微笼架构,每一个支架模块的规格为1.5*1.5*1.5毫米的中空笼状,壁厚为230-560μm。好几个微笼支架能够相互之间层叠、拼装,产生各种各样构造,以融入具体组织工程中总体目标机构的规格与形状要求。

图1 模块化微笼支架的设计方案、复印与拼装

结构具备异质结构和成份机构的对策非常少见,且这种一般必须繁杂的方式。空心微笼设计方案的另一个功效是可以以室内空间可控性的方法在支架上添充所需原材料。本科学研究中所添充的原材料是甲基丙烯酸酯化果胶(GelMA),一样运用DLP复印成具备各种各样几何图形样子的规格低于500*500μm的微凝胶(图2)。

图2 DLP复印的具备不一样样子GelMA微凝胶

为反映微凝胶添充支架的异方差性优点,科学研究工作人员用不一样组成的人毛细血管表皮细胞生长因子(VEGF)、血细胞衍化细胞生长因子(PDGF)及其骨形状产生蛋白质-2 (BMP2)制取微凝胶,并应用不一样的莹光标识,并与传统式的立即混凝土浇筑凝胶做为比照,反映生物技术的异方差性遍布,如图所示3。这种微凝胶能够非常容易地在湿冷或干躁的标准下开展注入或其他方法载入到单独的微笼控制模块中。微笼还可以预加载干冻细胞生长因子负荷的水凝胶,根据对预加载堆开展简易沉积的形象化全过程,能够得到 异方差性三维构造的拼装。

图3 微凝胶异方差性遍布与传统式的混凝土浇筑凝胶比照

除此之外,为了更好地研究坐落于微笼支架中不一样地区的细胞生长因子的结构域非特异转移,科学研究工作人员将细胞单面打疫苗在坐落于3×1微笼支架上边的Transwell板中。一个微笼(左边)填满VEGF负荷的GelMA微凝胶,正中间微笼填满不含防腐剂的微凝胶,另一个微笼(右边)填满PDGF负荷的微凝胶。结果显示,转移方式遵照了浓度梯度转变,如图所示3(I,K)。与不含防腐剂的微凝胶的微笼子对比,VEGF对细胞有显著的诱惑力,并刺激性细胞转移,带有PDGF的微凝胶也显示信息了定项转移的方式。另一方面,充足预浸了带上VEGF和PDGF化合物的水凝胶的微笼搭建产生了一个复合型总体,沒有显示信息标示的细胞转移方式,如图所示3(J,K)。而且,当细胞可以按标示方法转移时,微凝胶负荷支架的细胞数量也比单纯性水凝胶负荷支架的细胞数量要高。

最终,科学研究工作人员在身体和身体之外对细胞浸染微凝胶支架关键的工作能力开展了定性分析。体外实验中,配有微凝胶的微笼中,细胞分布均匀于试品的薄厚,由此可见肌动蛋白丝遍布整个构造,而水凝胶混凝土浇筑的微笼关键产生单面细胞,拘泥于水凝胶的外表层,如图4(A-B)。特别注意的是,细胞好像合乎微凝胶的轮廊,这主要是由微凝胶中间产生的孔决策的。在身体试验中,将2个4×4微笼试品皮下组织嵌入大白鼠实体模型,其結果是一般毛细血管生长量的接近三倍。配有微凝胶的微笼支架内每立方毫米的细胞数量比彻底预浸的试品高约2.3倍除此之外,与彻底预浸的试品对比,配有微凝胶的支架中的毛细血管数量均值提升了3.5倍,如图4(C-G)。

图4 细胞浸染微凝胶支架关键的身体与体外实验結果


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