使用Pulma水凝膠進行3D打印細胞培養
發表時間：2019年01月09日瀏覽量：
仿生水凝膠在醫學應用中提供了多種機會，據一組研究人員稱，“多糖水凝膠用于多尺度3D打印普魯蘭支架。”但合成微環境的產生模擬了天然組織生態位對細胞生長和分化的影響。需要新的方法來控制水凝膠特征分辨率、生物功能化和機械性能。在論文中，研究人員展示了如何通過使用具有可調機械性能的3D可打印基于支鏈淀粉的水凝膠來實現這一目標。
普魯蘭多糖是一種非離子型線性多糖，由淀粉天然產生。它具有許多優點：可生物降解、可食用、生物和血液相容、無毒、無免疫原性、無致突變性和非致癌性，并且易溶于水，可形成透明和粘稠的水凝膠。作為一種預防術后問題的防粘屏障層，在化妝品中得到了廣泛的應用。它具有抗自由基特性，已用于納米纖維或食品保存涂層中，用于食品保鮮，以及用于組織工程和再生醫學。
研究人員表示，“我們推斷普魯蘭多糖可以在其羥基上進行定制改性，具有所需的化學部分（例如化學可聚合基團），以產生可調節機械性能的3D交聯結構。事實上，盡管有這些具有吸引力的化學特征，但迄今為止，普魯蘭在生成具有特定2D和3D形狀和形態的支架或培養系統方面的潛力仍未被探索。”
研究人員表示，“我們推斷普魯蘭多糖可以在其羥基上進行定制改性，具有所需的化學部分（例如化學可聚合基團），以產生可調節機械性能的3D交聯結構。事實上，盡管有這些具有吸引力的化學特征，但迄今為止，普魯蘭在生成具有特定2D和3D形狀和形態的支架或培養系統方面的潛力仍未被探索。”
研究人員合成了用多尺度光輔助3D打印技術印刷的甲基丙烯酸普魯蘭（PulMA）水凝膠。使用立體光刻和雙光子光刻技術，他們制作了從毫米到幾微米以及懸浮結構的3D圖案。
他們繼續說道，“通過進一步將材料設計成光敏配方，我們通過空間控制照射（SL）構建了復雜的3D形狀，克服了目前在第三維結構上的局限性。通過添加能夠調節PulMA水凝膠的彈性模量和吸水性的雙功能交聯劑來控制機械性能，特別是剛性。”
將細胞系和間充質干細胞（MSC）接種在微觀和宏觀3D結構上以測試生物反應。測試顯示細胞存活且具有代謝活性，只有在纖連蛋白或纖維蛋白功能化的情況下才粘附。
他們繼續說道，“通過進一步將材料設計成光敏配方，我們通過空間控制照射（SL）構建了復雜的3D形狀，克服了目前在第三維結構上的局限性。通過添加能夠調節PulMA水凝膠的彈性模量和吸水性的雙功能交聯劑來控制機械性能，特別是剛性。”
將細胞系和間充質干細胞（MSC）接種在微觀和宏觀3D結構上以測試生物反應。測試顯示細胞存活且具有代謝活性，只有在纖連蛋白或纖維蛋白功能化的情況下才粘附。
“由于在同一結構中整合多尺度模式可能是組織工程和再生醫學領域以及水凝膠制造領域向前邁出的重要一步，這兩種不同的規模和技術尚未見報道，本研究證實PulMA水凝膠是優異的基質在適當的功能化后支持細胞培養，具有賦予的機械性能和3D打印特征尺寸。”研究人員總結道，“另一方面，PulMA的非粘性特性可以對2D和3D中的粘合劑區域和單個細胞以及單層的圖案化進行微調，從而通過微細加工為細胞工程提供了巨大的機會。將來，SLA和TPL在預先嵌入的細胞存在下制造可能是可行的，因為Pulma在沒有毒性或低毒性的情況下分別使用可見光和紅外輻射。”
來源：增材之光
