新しいFLight 3Dバイオプリンティング技術が軟骨の成熟を助ける

新しいFLight 3Dバイオプリンティング技術が軟骨の成熟を助ける
出典: EngineeringForLife

関節軟骨組織工学移植は、軟骨損傷を修復するための有望な代替アプローチを提供します。この分野では大きな進歩があったにもかかわらず、小帯構造と生化学的組成に一致するように軟骨細胞ベースの治療用に生体模倣工学軟骨を設計することは、依然として困難です。脱細胞化関節軟骨細胞外マトリックス (dECM) は、その軟骨形成特性により注目を集めていますが、dECM ベースのバイオインクは、機械的安定性と印刷可能性の点で依然として限界があります。


これを踏まえ、スイスのETHチューリッヒのマーシー・ゼノビ・ウォン氏のチームは、チロシン架橋メカニズムに基づく迅速なフォトバイオプリンティング戦略を提案しました。この戦略では、dECMの化学修飾を必要とせず、その本来の構造と生物学的活性が保持されます。光応答性樹脂とフィラメント光 (FLight) バイオファブリケーション技術を組み合わせることで、高度に整列したマイクロフィラメントで構成された細胞性、多孔質、異方性の dECM スキャフォールドを構築できます。


要点:
(1)著者らは、FLightバイオファブリケーション技術により、生体関連樹脂(ヒアルロン酸(HA)、関節軟骨dECM、Col Iなど)を使用して細胞を含んだ異方性ハイドロゲルの構築に成功しました。この革新的な技術は、免疫反応を緩和しながら、難しい生物学的足場を高解像度で正確に印刷することができます。
(2)第二に、著者らは、細胞の形態変化や新生細胞外マトリックスの沈着など、組織の成熟に大きな影響を与える可能性のある初期の細胞と生体材料の相互作用を研究することの重要性を強調している。注目すべきことに、著者らは、初期の細長い細胞の形態によって、生成されるマトリックスの種類が決まるわけではないことを実証した。初期の細胞の形状に関係なく、関節軟骨を含む dECM に封入され、軟骨誘導培地で培養された幹細胞は、Col I よりも Col II を多く沈着し、大量のグリコサミノグリカン (GAG) を生成しました。さらに、著者らは、関節軟骨 dECM の存在が、HA や Col I と比較して、軟骨肥大に対する保護にわずかに寄与していることを発見しました。
(3)最後に、本研究の結果は、バルクハイドロゲルと比較して、FLightバイオテクノロジーを使用して製造されたハイドロゲルは、生成された細胞外マトリックスをより適切に局在化でき、L-dECMを使用して印刷された異方性ハイドロゲルは、軟骨組織の機械的特性、GAG生成、およびCol II沈着を増加させ、天然軟骨組織の組成、構造、および生物物理学的特性に近づけることができることを示しました。

結論として、関節軟骨 dECM と Col I を含むバイオ樹脂を使用して、数秒以内に複雑な構造を高解像度で印刷できることを実証し、軟骨組織工学を最適化し、再生アプローチを前進させるための重要な洞察を提供します。

参考文献:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ad9cc2



生物学、骨、細胞

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