東華大学のモ・シウメイ教授ら:3Dプリントの電界紡糸繊維ベースの軟骨再生足場

東華大学のモ・シウメイ教授ら:3Dプリントの電界紡糸繊維ベースの軟骨再生足場
出典:イシバン

3 次元 (3D) 繊維スキャフォールドは、繊維ネットワークが ECM 構造を効果的に模倣し、接着、分化、マトリックス沈着などの細胞の生物学的挙動を制御できるため、大きな注目を集めています。最も広く使用されている繊維製造技術の 1 つである電界紡糸法は、ECM 構造 (線維状コラーゲンなど) を正確に模倣できる制御可能なナノファイバーを調製するために使用できます。しかし、電界紡糸繊維は通常、孔径が小さく厚さが薄い2次元(2D)膜を形成しますが、3Dスキャフォールドを構築するのは困難です。 3D プリンティングは、個々の 3D 形状と大きな細孔 (インターチェーン) を持つ足場を正確に制御できる有望な技術です。しかし、現在 3D プリントされたスキャフォールドのほとんどには繊維状の表面構造が欠けており、天然の ECM 構造を効果的に模倣することはできません。エレクトロスピニング技術と 3D プリント技術を組み合わせることで、パーソナライズされた形状、制御可能なマクロポア、繊維表面構造を備えた理想的な 3 次元スキャフォールドを製造できます。しかし、次の 3 つの問題を解決する必要がある。1) 電界紡糸繊維膜を、短い単一繊維構造の 3D 印刷に適したインクに変換する必要がある。2) 3D 印刷中に短い単一繊維を効率的に結合し、繊維ベースのインクを均一に押し出す必要がある。3) 元の構造を維持するために、足場の機械的特性を向上させる必要がある。


図1 さまざまな電界紡糸繊維スキャフォールドの模式図。 (a) 従来の繊維足場電界紡糸繊維膜。 (b) 凍結成形により分散した電界紡糸繊維から作られた3次元繊維足場。 (c) 3Dプリントされた繊維ベースの足場の準備プロセス。上記の問題を解決するために、上海交通大学医学部第九付属病院の周光東教授と東華大学の莫秀梅教授は最近、Materials & Design誌に「軟骨再生のための3次元プリント電界紡糸繊維ベーススキャフォールド」と題する論文を共同で発表した。研究者らは、電界紡糸、3Dプリント、凍結乾燥、架橋などの技術を組み合わせ、電界紡糸繊維を、正確な外観と形状、制御可能なマクロ多孔構造、優れた機械的特性を備えた3次元繊維足場に変換することに成功しました。製造プロセスは次のとおりです。まず、電界紡糸繊維膜を電界紡糸、脱水、均質化、蒸発、乾燥により短い単繊維粉末に変換します。次に、繊維粉末、ヒアルロン酸 (HA) 溶液、およびポリオキシエチレンオキシド (PEO) 溶液を混合して攪拌し、3D 印刷インクを形成します。次に、凍結乾燥および架橋法を使用して、スキャフォールドの機械的特性を改善し、元の構造を維持します。次に、スキャフォールドの機械的特性、繊維形態、および細孔構造を特徴付け、in vitro および in vivo 軟骨再生モデルを使用して組織再生の実現可能性をさらに評価しました。したがって、この研究は、さまざまなバイオニックス足場の設計と準備のための研究モデルを提供します。


東華大学、東華大学、華大学、大学、墨秀

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