深セン大学、自由に再構成可能な埋め込み型全液体バイオプリンティング法を開発

出典: 未知の大陸

中国の深セン大学医学部の科学者たちは、3D 設計の微細構造を作成するために、自由に再構成可能な埋め込み型全液体 (FREAL) バイオプリンティング法を開発した。生きた細胞を含む区画化されたバイオインクを通じて、3D プリントされた組織構造は医療モデルや臓器オンチップを容易にし、再生医療研究を前進させます。

「組織を模倣するために、多種多様な天然および合成親水性ポリマーから無制限の配合を設計できるため、これはユニークな機会と強力なツールを提供します」と、Advanced Materialsに掲載された論文には記されています。

「この印刷方法は、薬物スクリーニング、in vitro 組織モデル、再生医療に使用するための生体模倣の動的組織のような構造を設計するのに役立つ可能性があります。」

FREAL技術を用いた3Dプリントで作られた水の構造物

自由に構成可能な埋め込み型全液体バイオプリンティング<br /> 研究者らによると、水ベースまたは水系微細構造は、表面が縮小して表面積が最小限の球形になる傾向があるため、作成、取り扱い、保存が困難であるという。 FREAL バイオプリンティングは、動脈、尿カテーテル、気管などの複雑な組織のような 3D 構造のバイオプリンティングを進歩させるために設計されています。

非混和性の水性環境では、生体適合性キャリアおよびプレゲル溶液として機能する水性バイオインクを使用して、全液体の微細構造が形成されました。 FREAL では、水性二相システム (ATPS) 内のポリマー間の水素結合相互作用が活用され、数週間にわたって安定していました。さらに、作成されたバイオインクとマトリックスにさまざまな細胞を個別に組み合わせて、灌流可能な血管ネットワークを備えたカスタマイズされた微細構造を得ることができます。

実験後、研究チームは「配合されたATPSは、すべて水の3D構造を継続的に書き込むことができ、界面膜が形成されるまで破裂を防ぐのに十分な安定時間を確保できる」と述べた。

「印刷工程において、インクの粘度が基材の粘度に比べて大きすぎると、押し出された線がプリントヘッドに引きずられ、印刷精度に影響します。インクの粘度が低すぎて界面張力の影響を抑えられないと、印刷された線がすぐに切れてしまいます。」

A) ATPS レシピを示す概略図。 B) 配合された ATPS による FREAL 印刷。インク相は、マイクロ流体設計のノズルを移動させることにより、マトリックス相に押し出されます。 C) さまざまな ATPS の安定化効果を比較した時系列光学画像。 D) 界面水素結合によって形成された管状フィルムの光学画像。 E) 光学顕微鏡画像と蛍光顕微鏡画像は、両方のバイオインクの流体力学的直径が 30 nm で、蛍光性の 100 nm ポリスチレンビーズであることを示しています。

再生医療の加速<br /> FREAL 印刷では、生きた細胞をインク相またはマトリックス相に直接混合できます。研究者らは、ATPS 印刷が生きた細胞に適したプラットフォームを提供すると結論付けました。「組織工学と再生医療の発展には、異なる細胞株の 3D 共培養が必要です。デュアルチャネルマイクロ流体プリントヘッドを使用することで、さまざまな細胞を制御可能な空間分布で一緒に印刷できます。」

「マトリックス相が架橋されていれば、制御された組成と密度の異なる細胞が所定の空間パターンで配置された組織のような構造を作製することが可能です。[しかし]近くの構造に影響を与えずに繊細な構造を完全に消去することは難しいことに気づきました。」

FREALプリントで作られた水の構造

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