Pulma ハイドロゲルを使用した 3D プリント細胞培養

Pulma ハイドロゲルを使用した 3D プリント細胞培養
「マルチスケール 3D プリント プルラン スキャフォールド用多糖類ハイドロゲル」の研究者チームによると、生体模倣ハイドロゲルは医療用途でさまざまな可能性を提供します。しかし、合成微小環境の作成は、細胞の成長と分化に対する天然組織ニッチの影響を模倣します。ハイドロゲルの特徴解像度、生体機能化、機械的特性を制御するには、新しいアプローチが必要です。論文では、研究者らは、機械的特性を調整できる 3D プリント可能なプルランベースのハイドロゲルを使用することで、これをどのように達成できるかを示しています。

プルランはデンプンから自然に生成される非イオン性の線状多糖類です。生分解性、食用、生体適合性、血液適合性、無毒性、非免疫原性、非変異原性、非発癌性など多くの利点があり、水に溶けやすく、透明で粘性のあるハイドロゲルを形成できます。術後のトラブルを防ぐ癒着防止剤として化粧品に広く使用されています。抗フリーラジカル特性があり、食品保存用のナノファイバーや食品保存コーティングのほか、組織工学や再生医療にも使用されています。

「プルランのヒドロキシル基を所望の化学基(例えば、化学的に重合可能な基)でカスタム修飾することで、調整可能な機械的特性を持つ3D架橋構造を生成できると私たちは考えました」と研究者らは述べています。「実際、これらの魅力的な化学的特徴にもかかわらず、特定の2Dおよび3Dの形状と形態を持つ足場または培養システムを生成するプルランの可能性は、今日まで未開拓のままです。」

研究者らは、マルチスケール光支援3D印刷技術を使用して印刷されたプルランメタクリレート(PulMA)ハイドロゲルを合成しました。彼らはステレオリソグラフィーと二光子リソグラフィーを使用して、ミリメートルから数マイクロメートルの範囲の3Dパターンと吊り下げ構造を生成しました。

「材料をさらに光感応性配合物に加工することで、空間制御照射(SL)を介して複雑な3D形状を構築し、3次元構造の現在の限界を克服しました。機械的特性、特に剛性は、PulMAハイドロゲルの弾性係数と吸水性を調整できる二官能性架橋剤を追加することで制御されました。」と研究者らは続けました。
細胞株と間葉系幹細胞 (MSC) をマイクロおよびマクロ 3D 構造上に播種し、生物学的反応をテストしました。試験の結果、細胞は生存可能で代謝活性があり、フィブロネクチンまたはフィブリンで機能化された場合にのみ接着することが示されました。

「マルチスケールのパターンを同じ構造に統合することは、組織工学や再生医療の分野だけでなく、これまで報告されていない2つの異なるスケールと技術によるハイドロゲル製造の分野でも大きな前進となる可能性があるので、この研究は、PulMAハイドロゲルが、付与された機械的特性と3Dプリント可能な特徴寸法を備え、適切な機能化後の細胞培養をサポートする優れたマトリックスであることを確認しました」と研究者らは結論付けています。「一方、PulMAの非接着性により、接着領域と個々の細胞および単層のパターンを2Dおよび3Dで微調整できるため、微細加工による細胞工学に大きな可能性が生まれます。将来的には、PulMAがそれぞれ毒性のない可視光と毒性の低い赤外線を使用するため、事前に埋め込まれた細胞の存在下でのSLAおよびTPL製造が実現可能になる可能性があります。」

出典: Additive Light

生物学、医学、食品

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