ゲル拡散に基づく多層異種構造の製造方法

ゲル拡散に基づく多層異種構造の製造方法
原著者: Gu Heng、Lian Qin 3D 印刷支部 中国機械工学協会

バイオファブリケーションの分野では、複雑な分岐特徴を持つ空洞構造を直接印刷することは依然として困難です。この目的のために、清華大学の欧陽麗良らは、3Dプリント金型の助けを借りて、多層異種構造を迅速に製造する方法を提案しました。この方法の核心は、3Dプリント技術を使用して複雑な空洞構造の凹型を作成し、鋳造、外殻のコーティング、内核の溶解を使用して多層空洞構造を作成することです。
イオン架橋ハイドロゲルを使用する場合、具体的な実施手順を図 1 に示します。まず、内部コアを作成し、CaCl2 を含むゼラチン溶液をカスタマイズされた 3D プリント型に注いでゲル化します。次に、ゼラチンモデルをアルギン酸溶液に 2 ~ 3 分間浸し、その表面に外膜をコーティングします。このプロセス中に、ゼラチン内部コアの Ca2+ がアルギン酸ナトリウム外膜と架橋されます。このステップを繰り返すことで多層構造を形成できます。最後に、内部コアを溶解し、多層ハイドロゲル構造の上部と下部を切り取り、37°C​​の環境に置き、内部のゼラチンが完全に溶解すると中空構造が得られます。


図1 多層異種構造の製造の概略図。光硬化性架橋ハイドロゲルを使用する場合、ゼラチン(Ca2+含有)の代わりにGelMA(Ca2+含有)を使用して内部コアを作成し、第2段階で光開始剤I2959をアルギン酸ナトリウム溶液に追加します。このとき、表面に紫外線を照射して、異なる厚さの硬化層を得ます。硬化層の厚さは、図 2 に示すように、浸漬時間、光の強度、元の溶液の溶解度によって調整できます。



図2 印刷された多層管状構造の実際の写真。その後の細胞実験では、線維芽細胞、平滑筋細胞、ヒト臍帯静脈内皮細胞を埋め込むことで、細胞を異なる層に分布させ、実際の血管内の細胞の分布特性をシミュレートしました。多層構造は90%以上の細胞活性を維持でき、生体適合性も良好であることが証明されました。さらに、この技術を使用して製造された多層二股円管は、高分子の輸送と拡散のメカニズムの研究に使用でき、不均一構造は薬物の制御放出と細胞共培養の研究に使用できます。

参考文献
Ouyang L、Burdick JA、Sun W. 高速拡散誘起ゲル化による不均一多層管状ハイドロゲルの容易なバイオファブリケーション。[J]。Acs Applied Materials & Interfaces、2018、10(15):12424-12430。

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

ゲルベースの拡散剤の一種

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