Арт. LAP
Биопечатная конструкция хороша настолько, насколько хороши биочернила, использованные для ее создания. На рынке доступно множество вариантов биоматериалов, однако потребность в более кастомизированных гидрогелях растет. Этот спрос обусловлен новыми приложениями и методами печати, а также клетками, используемыми в биопечатных моделях. Шэнь Цзи вместе с коллегами добавил новые биочернила в арсенал биопроизводства, чтобы удовлетворить этот спрос. Их исследование было недавно опубликовано в журнале Bioprinting под названием «».
Новая формула целлюлозных биочернил
Чтобы создать эти новые биочернила, исследователи из Технологического института Нью-Джерси и Университета штата Мэн основывали свою работу на карбоксиметилцеллюлозе (КМЦ). КМЦ представляет собой водорастворимое химическое производное целлюлозы, широко распространенного природного полимера с высокой биоразлагаемостью и биосовместимостью. Целлюлоза является популярным выбором в качестве биочернил из-за ее низкой стоимости и биосовместимых свойств, однако биопечать не всегда проста. Обычно целлюлозу необходимо смешивать с другими материалами (например, альгинатом), чтобы обеспечить возможность фотосшивки, чтобы сделать биочернила отверждаемыми.
Однако новые биочернила, представленные в исследовании, полностью фотоотверждаются без необходимости добавления каких-либо других компонентов. Это было достигнуто путем функционализации КМЦ либо амидным, либо сложноэфирным линкером с получением норборненовой КМЦ (NorCMC) или карбовой КМЦ (cCMC). В сочетании с LAP, фотосшивающими биочернилами, этот новый биоматериал может быстро превращаться в гидрогель под воздействием видимого синего света. Контролируя концентрацию биочернил или соотношение химических модификаторов, можно точно настроить механические свойства NorCMC и cCMC; что делает их универсальными гидрогелями, которые можно адаптировать к конкретным экспериментальным условиям. Правильная формула биочернил позволила обеспечить точную экструзию с использованием низкого давления и высокой скорости печати на биопринтере Allevi 2.
Полная биосовместимость
Как только команда продемонстрировала способность быстро и легко печатать с помощью этого нового материала, они рассмотрели его совместимость с живыми клетками. В этом случае NorCMC и cCMC продемонстрировали превосходную совместимость с фибробластами, мезенхимальными стволовыми клетками человека и эндотелиальными клетками пупочной вены человека. Все эти типы клеток имеют широкий спектр исследовательских применений: от моделирования тканей до биопечати сосудов и регенеративной медицины. Кроме того, способность функционализировать NorCMC и cCMC с помощью пептидов прикрепления к клеткам позволяет адаптировать материал для других, более требовательных типов клеток.
Поскольку целлюлоза является широко распространенным природным полимером, эти новые биочернила очень экономичны, что может быть особенно полезно для крупномасштабной биопечати и высокопроизводительных приложений. Это также снижает входной барьер для лабораторий, которые хотели бы начать биопечать с использованием биологически значимых материалов, не тратя при этом значительную часть своего лабораторного бюджета.
