Нова техніка 3d-друку продукує біоматеріали, що розкладаються

Новини та проекти
Метод стереолітографії був розроблений для створення 3d-друкованих біоматеріалів, які можуть піддаватися контрольованому розкладанню. Цей метод використовує нековалентний (іонний) поперечний зв'язок і потенційно може сприяти виготовленню адаптивних та розумних біоматеріалів для використання у біосенсингу, доставці ліків та тканинній інженерії.

Стереолітографічний друк зазвичай використовує фотоактивні полімери, пов’язані за допомогою ковалентних зв'язків, які є сильними, але незворотними. Група дослідників з університету Брауна експериментувала з використанням потенційно оборотних іонних зв’язків, щоб створювати 3d-надруковані структури.

Дослідники університету Брауна створили спосіб 3d-друкувати складні тимчасові мікроструктури, які при потребі можуть розкладатися з використанням біосумісного хімічного тригера. Техніка може бути корисною для виготовлення мікрофлюїдних пристроїв, створення біоматеріалів, які динамічно реагують на подразники, та штучних тканин.

Ідея полягає в тому, що вкладення між полімерами мають розходитися, коли іони видаляються. Цього можна досягти, додаючи хелатні сполуки, які захоплюють всі іони. Таким чином ми можемо виокремити перехідні структури, які розчиняються, коли нам це потрібно,
розповідає професор Ян Вонг.
3д печать разлагающихся биоматериалов
Це трохи нагадує Lego. Ми можемо приєднати полімери, щоб створити 3d-біоструктури, а потім акуратно вилучити їх за біосумісних умов.

Команда використовувала альгінат натрію, отриману з водоростей сполуку, придатну для іонних поперечних зв’язків, а також фотоактивні генератори та суміш двовалентних катіонних солей, щоб створити розчин-прекурсор для настроювання динаміки розкладання, точності та механічних властивостей матеріалу, що друкується. Використовуючи різні комбінації іонних солей — магнію, барію і кальцію — дослідники змогли створити структури з різною жорсткістю, які потім можуть бути розчинені з різною швидкістю.

Дослідники продемонстрували, що тимчасові альгінатні структури можуть бути корисними для виготовлення пристроїв “лабораторія та чіпі” (ЛНЧ) зі складними мікрофлюїдними каналами та для створення динамічних середовищ для експериментів з живими клітинами. Для демонстрації дослідники оточили альгінатні бар'єри клітинами молочної залози людини та спостерігали, як клітини мігрували при розчиненні бар'єру.

Перфузійні мікрофлюїдні канали були шаблонними всередині інкапсулювального гідрогелю для Т-з'єднання і градієнтних пристроїв. Деструктивні альгінатні бар'єри були використані для колективної спрямованої міграції клітин з різних початкових геометричних розмірів, було виявлено відмінності у фронтовій швидкості та формуванні передових клітин.

Ми можемо надрукувати форму каналу за допомогою альгінату, а потім друкуємо навколо неї постійну структуру, використовуючи другий біоматеріал. Врешті ми просто розчиняємо альгінат і отримуємо порожній канал. Відрізати чи складати нічого не потрібно,
пояснив дослідник Томас М. Валентін.

Експерименти показали, що ні альгінатний бар'єр, ні хелатна сполука, яка використовувалася для його розчинення не мали відчутного токсичного впливу на клітини. Отже, можна припустити, що здатні розкладатися альгінатні бар’єри можуть бути перспективним варіантом для розробки процесів загоєння ран або створення каркасів для штучних тканин та органів.

Ми можемо почати думати про використання їх у штучних тканинах, де канали, що проходять через них, імітуватимуть кровоносні судини. Ми потенційно можемо створити таку судинну систему, використовуючи альгінат, а потім розчинити його, як ми зробили для мікрофлюїдних каналів,
запевняє Вонг.

Вчені планують продовжувати шукати способи для точного настроювання властивостей міцності та жорсткості їхніх альгінатних структур, а також темпу розкладання.

Оригінал публікації

Коментарі 0

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.