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新型硫醇-降冰片烯明胶-弹性蛋白墨水用于3D打印微血管网络

频道:技术 日期: 浏览:18

来源:EngineeringForLife

      自下而上组织工程因其可通过挤出式生物打印(EBB)等策略将功能组织单元逐级组装、重现人体器官复杂性而备受关注。为实现人级器官的生物制造,亟需开发新型EBB生物墨水,在材料内部同步构建可灌注的微血管网络。否则,氧与营养物质的扩散极限将使高密度细胞难以存活。此外,墨水还需具备高打印保真度。

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     鉴于此,比利时根特大学Florian Vanlauwe团队等人将弹性蛋白经降冰片烯改性,与巯基化明胶通过逐步聚合构建全新杂化水凝胶,并分别引入未改性明胶和藻酸盐凝胶致孔剂,以提升EBB打印性与材料孔隙率。相关研究成果以“Novel Thiol-Norbornene Gelatin Elastin Bioink with Porogen Enhanced Porosity for Microvascular Self-Organization in Bioprinted Tissues”为题于近期发表在《Biofabrication》上。

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本文要点:

(1)作者通过降冰片烯化弹性蛋白与巯基明胶的逐步硫醇-烯聚合,实现低引发剂浓度下快速固化。引入未改性明胶提升剪切稀化与形状保真,使连续网格孔型误差PR≈1,可100 %跨越8 mm悬隙。

(2)进一步复合藻酸盐凝胶致孔剂(AGP),在维持打印精度的同时将孔隙率提高至≈2400 %溶胀度,形成100–450 μm贯通孔。

(3)力学表征显示压缩模量可调于1.2–3.4 kPa区间,与软组织匹配。血管化实验表明,AGP组内皮细胞血管发生性自组装密度、血管化球体出芽总长度均显著优于对照组。

(4)此外,该墨水在无支撑浴条件下完成高精度、高细胞密度(4 × 106cells/mL)打印,7天存活率> 60 %,首次在单一材料平台同步实现“可打印–可跨隙–可快速血管化”三重性能。

(5)综上所述,该墨水在保障充分打印性的同时实现高水平血管化,为EBB 自下而上组织工程提供了有力工具。

参考资料:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ae1e31

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