ヒト組換えトロポエラスチンを含むバイオインク:人工組織の新たな選択肢

ヒト組換えトロポエラスチンを含むバイオインク:人工組織の新たな選択肢
寄稿者: 謝玄玄、高林 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室

最近、カリフォルニア大学の研究チームが、改変したヒト組換えトロポエラスチンを主成分とする新しいタイプのバイオインクを開発しました。これは、生物学的3D組織印刷、特に人工心臓印刷への応用の可能性と将来性を持っています。

図 1 バイオインクの構成 ヒト組換えトロポエラスチンの弾力性は、3 次元構造における疎水性領域と親水性領域の相互作用から生じており、その鎖構造が図に示されています。ヒト組換えトロポエラスチンとゼラチンをメタクリル酸無水物で修飾し、架橋基を導入して、それぞれ主成分メトロとゲルマを得ました。架橋剤としては、405nmの光照射下で架橋・硬化できるフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)リン酸リチウム(LAP)を使用しました。バイオインク内の GelMA は適切な細胞培養環境を提供し、インクの印刷性を高めます。MeTro を追加すると、印刷された構造の弾性、機械的安定性、生体適合性が向上し、生体内で分解する能力が得られます。

図 2 印刷パラメータの決定と印刷忠実度の検証 GelMa を追加するとレオロジー特性は向上しますが、未硬化のインクは機械的安定性を提供できず、ノズルから出た直後に変形します。サポートバス技術はこの問題を解決します。印刷プロセス中、印刷された構造は主に架橋ポリアクリル酸粒子によってサポートされます。光重合後、ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水 (DPBS) などの一価カチオンを添加してポリアクリル酸粒子を液化し、印刷された構造を得ます。

研究チームは、さまざまな印刷速度(10〜50mm·s-1)と押し出し圧力(5〜25KPa)で新しいバイオインクの最適な印刷プロセスパラメータをテストしました。心臓スライスなどのさまざまな複雑な構造において、格子構造が忠実に印刷されます。一連のテストにより、新しいバイオインクは使用可能な構造を印刷できることが実証されました。

図3 血管新生心臓構造の製造とその上の細胞生存率の測定の模式図図4 血管新生心臓構造のバリア機能と自発拍動機能の試験実際の応用では、このインクで血管新生心臓構造を印刷し、FITC-Dex蛍光物質の拡散を観察することで、印刷された構造が内皮バリア機能を持つことがわかり、拍動定量実験では、印刷された構造が心筋細胞の自発拍動を持つことがわかった。これら 2 つは心臓組織の重要な機能であり、人工心臓印刷における新しいバイオインクの可能性を示しています。

参考文献:
Lee, S., Sani, ES, Spencer, AR, Guan, Y., Weiss, AS, Annabi, N., 血管化軟部組織の3Dバイオプリントのためのヒト組換えエラスチンベースのバイオインク。Adv. Mater. 2020, 2003915。

生物学、血管

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