溶融静電印刷により印刷された3次元生物学的足場

溶融静電印刷により印刷された3次元生物学的足場
出典:機械製造システム工学国家重点実験室

溶融静電印刷プロセスとは、電界力の作用により溶融ポリマーをフィラメントに噴射し、受容プラットフォームを移動させることで印刷プロセスを実現するプロセスを指します。溶融静電印刷プロセスでは、マイクロナノスケール(800 nm〜50μm)のポリマー繊維の3次元印刷を実現できます。溶融静電印刷の代表的な用途としては、生物組織の細胞外マトリックスの 3 次元マイクロナノファイバー構造のシミュレーション、組織工学の足場の構築、再生組織の培養、および組織の in vitro 構築のサポートの提供などが挙げられます。

2018年5月、Hrynevichらは、溶融静電印刷の最新の研究成果をSmall誌[1]に発表しました。彼らは、電圧振幅を変えずに、受信速度、流量、その他のパラメータを調整して、さまざまなサイズのポリカプロラクトン(PCL)繊維のシリーズを印刷し(図1を参照)、3次元スキャフォールド内の細胞の成長をより適切に制御しました。

図 1. 溶融静電印刷で印刷された異なる線幅の PCL 繊維。この方法を使用して、図 2 に示すように、上層と下層が太い PCL 繊維で、中間層がより密度の高い細い繊維層である 3 次元サンドイッチ繊維構造を印刷しました。繊維足場の生体適合性は、ヒト間葉系幹細胞を使用して検証されました。細胞を植える過程で、細い繊維層はより多くの細胞を捕らえることができます。一定期間培養すると、細胞は増殖して繊維足場全体に浸透することができます。



図2. 3次元サンドイッチ繊維構造と細胞培養 また、各グリッドの底に2本の細い繊維が埋め込まれた別のグリッド構造も印刷しました。このグリッド構造は、球状の細胞ハイドロゲルユニットの培養に使用できます。この構造により、細胞の操作と移動が容易になると研究者らは述べています。



図3. グリッド構造と細胞クラスター培養 まとめると、溶融静電印刷プロセスは、マイクロナノスケールのバイオファイバー印刷に使用できます。プロセスパラメータを調整することで、2μmから50μmまでのさまざまなサイズの繊維を1つのノズルで印刷できます。この方法で構築された繊維構造は、さまざまな状況での細胞培養のニーズを満たし、組織のin vitro構築をサポートします。

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

生物学

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