مقالة منهجية

المواد الهلامية السائل Agarose التي تشكلت عن طريق معالجة القص أثناء الهلام للطباعة الحيوية 3D علقت

DOI:

10.3791/64458

⸱

مايو 26, 2023

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Pharmacy, University of Huddersfield, 2School of Chemical Engineering, University of Birmingham, 3Chemical and Biological Engineering, University of Colorado Boulder, 4School of Biological Sciences, University of Manchester

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تؤدي معالجة القص أثناء تكوين الهيدروجيل إلى إنتاج معلقات ميكروهلامية تكون رقيقة القص ولكن يتم إعادة هيكلتها بسرعة بعد إزالة قوى القص. وقد استخدمت هذه المواد كمصفوفة داعمة للطباعة الحيوية المعقدة والهياكل المحملة بالخلايا. هنا ، يتم وصف الطرق المستخدمة لتصنيع السرير الداعم والأحبار الحيوية المتوافقة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم الإبلاغ عن استخدام المصفوفات الحبيبية لدعم الأجزاء أثناء عملية الطباعة الحيوية لأول مرة بواسطة Bhattacharjee et al. في عام 2015 ، ومنذ ذلك الحين ، تم تطوير العديد من الأساليب لإعداد واستخدام أسرة الهلام الداعمة في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. تصف هذه الورقة عملية تصنيع معلقات الميكروجيل باستخدام الأغاروز (المعروف باسم المواد الهلامية السائلة) ، حيث يتم التحكم في تكوين الجسيمات من خلال تطبيق القص أثناء الهلام. تنتج هذه المعالجة هياكل مجهرية محددة بعناية ، مع خصائص مادية لاحقة تضفي مزايا مميزة مثل تضمين وسائط الطباعة ، كيميائيا وميكانيكيا. وتشمل هذه التصرف كمواد صلبة لزجة مرنة عند القص الصفري ، والحد من الانتشار بعيد المدى ، وإظهار سلوك ترقق القص المميز للأنظمة المتلبدة.

ومع ذلك ، عند إزالة إجهاد القص ، فإن المواد الهلامية السائلة لديها القدرة على استعادة خصائصها المرنة بسرعة. يرتبط هذا النقص في التباطؤ ارتباطا مباشرا بالبنى المجهرية المحددة التي سبق الإشارة إليها. بسبب المعالجة ، تسهل سلاسل البوليمر التفاعلية غير المتبلورة في واجهة الجسيمات التفاعلات بين الجسيمات - على غرار تأثير الفيلكرو. يتيح هذا الاسترداد السريع للخصائص المرنة الطباعة الحيوية للأجزاء عالية الدقة من المواد الحيوية منخفضة اللزوجة ، حيث يؤدي الإصلاح السريع لسرير الدعم إلى حبس الحبر الحيوي في الموقع ، مما يحافظ على شكله. علاوة على ذلك ، فإن ميزة المواد الهلامية لسائل الأغاروز هي انتقالات التبلور / الذوبان غير المتماثلة (درجة حرارة الهلام ~ 30 °C ودرجة حرارة الانصهار ~ 90 °C). هذا التباطؤ الحراري للأغاروز يجعل من الممكن طباعة وثقافة الجزء المطبوع بيولوجيا في الموقع دون ذوبان هلام السائل الداعم. يوضح هذا البروتوكول كيفية تصنيع المواد الهلامية لسائل الأغاروز ويوضح استخدامها لدعم إنتاج مجموعة من أجزاء الهيدروجيل المعقدة ضمن تصنيع المواد المضافة ذات الطبقة المعلقة (SLAM).

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الهلاميات المائية هي مواد مثالية لاستخدامها كدعم لنمو الخلايا1. اعتمادا على المواد المستخدمة ، فإنها تتدفق عبر آليات لطيفة لا تؤثر على صلاحية الخلية 2,3. المحتوى المائي المرتفع (عادة >90٪) يعني أن العناصر الغذائية والأكسجين يمكن أن تنتشر بسهولة في المواد ومنتجات النفايات من استقلاب الخلية تنتشر4. على هذا النحو ، فقد ثبت أن صلاحية الخلية محفوظة لفترات تزيد عن 1 سنة5 ، وهناك الآن أمثلة على الهلاميات المائية المستخدمة لتخزين أو "إيقاف مؤقت" الخلايا للاستخدام العلاجي في المستقبل6. لقد تم استخدامها على نطاق واسع في هندسة الأنسجة لإنتاج هياكل تشبه الأنسجة ، ولكن استخدامها يميل إلى أن يكون محدودا بسبب صعوبة التحكم في كل من بنية وتكوين المادة. تاريخيا ، تكون قوة الهيدروجيل منخفضة نسبيا (فيما يتعلق بالعديد من الأنسجة الصلبة) ، بسبب ارتفاع محتوى الماء والأحجام المنخفضة التي تشغلها مصفوفة البوليمر التي تشكل الهيكل. علاوة على ذلك ، فإن العديد من الطرق إلى الهلام (الحرارية ، الأيونية ، تكوين الليف) تقدم حركية بطيئة بشكل معقول ، مما يعني أن خصائصها الميكانيكية تميل إلى التطور بشكل مطرد مع مرور الوقت. باستثناء الشبكات المتداخلة ، غالبا ما تؤدي الصلابة الميكانيكية المنخفضة وأوقات المعالجة البطيئة إلى أحبار حيوية غير قادرة على الوقوف بحرية عند الترسب ، وتميل إلى "الركود" وتفقد التعريف عند بثقها في البداية.

في محاولة للتغلب على هذه المشكلة الرئيسية ، تم تطوير تقنيات الطباعة المضمنة التي توفر الدعم أثناء الطباعة ، بينما تتطور الخواص الميكانيكية للبناء 7,8. بمجرد أن تتطور البنية المجهرية للهلام بالكامل وتصل الخواص الميكانيكية إلى المستوى الأمثل ، يمكن إزالة مصفوفة الدعم ، عادة من خلال الغسيل اللطيف أو ذوبان مرحلة الدعم. استخدم العمل الأولي على هذا النهج تشتتا متعدد لزج تم فيه توزيع المرحلة الثانوية9. في الآونة الأخيرة ، استخدم Bhattacharjee et al. المواد الهلامية في شكل كاربوبول محبب لإثبات أنه يمكن تعليق صفائف الخلايا في الجل الداعم10. في وقت لاحق ، أبلغ Hinton et al. عن قذف المواد القائمة على الهلام التي تحتوي على خلايا في سرير دعم يتكون من تعليق ميكروجيل يتكون من الجيلاتينالحبيبي 11. بعد قذف الهيدروجيل المحتوي على الخلية ومعالجته اللاحقة ، تمت إزالة الجيلاتين عن طريق التسخين اللطيف لحمام الدعم ، مما يتيح ذوبان الجيلاتين. لسوء الحظ ، لا تزال هذه العملية تنطوي على العديد من القيود. على سبيل المثال ، التركيب الكيميائي للجيلاتين بالمقارنة مع الكولاجين (وبالتالي كونه شكلا متحللا من الكولاجين) هو أن العديد من الأجزاء الكيميائية عبر عمودها الفقري يمكن أن تتفاعل مع الكيانات البيولوجية. وبالتالي ، يمكن أن تتداخل مصفوفة الدعم المتبقية مع العمليات البيولوجية النهائية. علاوة على ذلك ، تشكل المنتجات المشتقة من الحيوانات استخداما مقيدا عند النظر إلى قابلية ترجمة التكنولوجيا. هذا يخلق تحديات إذا كان الجزء المصنع مخصصا للاستخدام سريريا ، أو حتى إذا كان سيتم استخدامه للإجابة على الأسئلة البيولوجية الأساسية ، حيث يمكن أن يسبب هذا التلوث السطحي مشكلة كبيرة.

لقد أنشأنا بعد ذلك عملية محسنة تسمح بالتصنيع المعلق للهلاميات المائية ، ضمن مصفوفة داعمة ، ليس لها شحنة في ظل الظروف الفسيولوجية وتتشكل من مواد غير حيوانية. على الرغم من أنه يمكن استخدام العملية مع مجموعة من الدعامات البوليمرية الحيوية ، إلا أن الأغاروز يوفر مادة خاملة للتفاعلات البيولوجية لأنها تعتمد على السكر ومشحونة بشكل محايد عند درجة الحموضة الفسيولوجية12,13. بدلا من تجزئة هلام موجود بالفعل ، يتم تشكيل مادة الدعم من خلال تطبيق القص أثناء الهلام14،15،16. ينتج عن ذلك مصفوفة من الجسيمات التي تظهر ميزات تشبه الدندرون على سطحها وتنتشر في مصفوفة ثانوية من البوليمر غير الهلامي17,18. والنتيجة هي مادة ذات خصائص مادة مثيرة للاهتمام19،20،21،22 يمكن أن تكون رقيقة بطريقة مماثلة للمواد الهلامية الحبيبية التي تم الإبلاغ عنها سابقا ، ولكنها تميل إلى استعادة اللزوجة بسرعة أكبر عند إزالة القص 23. بمجرد أن تنضج المادة الحاملة للخلية المبثوقة في المصفوفة الداعمة تماما ، يمكن إزالة مصفوفة الدعم من خلال التقليب اللطيف قبل وضعها في الثقافة. لقد ثبت أنه من الممكن استخدام هذه العملية لإنتاج مواد ذات هياكل معقدة وتلخيص الهياكل البيولوجية لكل من الجلد ومنطقة العظمالغضروفي 23،24،25. تصف ورقة الطرق هذه بالتفصيل كيفية تصنيع المواد الداعمة وتسلط الضوء على الأحبار الحيوية المناسبة المستخدمة في مجموعة متنوعة من الهياكل المعقدة.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: راجع جدول المواد للحصول على التفاصيل المتعلقة بجميع المواد والكواشف والمعدات والبرامج المستخدمة في هذا البروتوكول.

1. إعداد سرير تعليق هلام السائل

  1. قم بإعداد 1000 مل من الأغاروز المشتت (0.5٪ وزن / حجم) بإضافة 5 جم من مسحوق الأغاروز إلى 1000 مل من الماء عالي النقاء (النوع 1 ، >18 mΩ · cm-1) في زجاجة زجاجية سعة 2000 مل.
  2. أضف قضيب تحريك مغناطيسي 70 مم إلى الخليط المائي وقم بتأمين غطاء الزجاجة عن طريق شده بالكامل أولا ثم فكه بمقدار ربع دورة.
  3. قم بإذابة الخليط وتعقيمه عن طريق وضع الزجاجة في سلة الأوتوكلاف ، وإغلاق الغطاء ، وتشغيل دورة لمدة 15 دقيقة عند 121 درجة مئوية و 1 بار.
    ملاحظة: يستخدم هذا البروتوكول دائما لحلول التعقيم في خطوات أخرى.
  4. أخرج الزجاجة من الأوتوكلاف بمجرد أن يبرد الأوتوكلاف إلى 80 درجة مئوية وضعه على محرك مغناطيسي (غير ساخن) ، مع ضبط التحريك على 800 دورة في الدقيقة.
    تنبيه: تظل الزجاجة والسائل ساخنين.
  5. قم بتبريد السول في الظروف المحيطة ، مع الحفاظ على التقليب المستمر ، حتى تكون درجة الحرارة أقل من جل T (نقطة التبلور) ، 32 درجة مئوية.
  6. أخرج الزجاجة من أداة التقليب واحفظها على حرارة 4 درجات مئوية.
    ملاحظة: يمكن تخزين هلام السائل لحين الحاجة.

2. إعداد الأحبار الحيوية

  1. قم بإعداد حبر حيوي قائم على الجلان باستخدام 1٪ (وزن / وزن) سول من صمغ جيلان الأسيل المنخفض في ماء عالي النقاء (النوع 1 ، >18 mΩ · cm-1).
    1. تزن 0.5 غرام من مسحوق جيلان في قارب وزن.
    2. أضف 49.5 جم من الماء عالي النقاء إلى زجاجة زجاجية سعة 100 مل ، جنبا إلى جنب مع محرك مغناطيسي.
    3. قم بطي وعاء الوزن الذي يحتوي على قوة جيلان إلى نصفين وأضف المسحوق إلى الماء ببطء مع التحريك المستمر.
    4. قم بإذابة وتعقيم السول باستخدام الأوتوكلاف واتركه يبرد إلى 20 درجة مئوية.
    5. قم بتخزين الحبر الحيوي في درجة حرارة 4 درجات مئوية حتى استخدامه مرة أخرى.
  2. تحضير الحبر الحيوي المخلوط بالبكتين والكولاجين في ماء عالي النقاء (النوع 1 ، >18 mΩ · cm-1).
    1. قم بإعداد محلول البكتين منخفض الميثوكسي بنسبة 5٪ (وزن / حجم) عن طريق وزن 2.5 جم من مسحوق البكتين في قارب وزن.
    2. أضف 50 مل من الماء عالي النقاء إلى زجاجة زجاجية سعة 100 مل ، جنبا إلى جنب مع محرك مغناطيسي.
    3. قم بطي وعاء الوزن الذي يحتوي على قوة البكتين إلى نصفين وأضف المسحوق إلى الماء ببطء مع التحريك المستمر.
    4. الأوتوكلاف المزيج المائي ويبرد إلى 20 درجة مئوية.
    5. قم بإعداد مزيج 1: 1 و 2: 1 من البكتين والكولاجين إما عن طريق إضافة 3 مل من محلول البكتين إلى 3 مل من محلول الكولاجين أو عن طريق إضافة 4 مل من محلول البكتين إلى 2 مل من محلول الكولاجين ، على التوالي. اخلطي الخلطات برفق باستخدام ماصة ، عن طريق سحب الخليط وتوزيعه 10 مرات.
      ملاحظة: من الأفضل القيام بهذا الإجراء باستخدام مواد باردة على الثلج لمنع الهلام المبكر للكولاجين. يمكن تحقيق التبريد المسبق للبكتين والكولاجين عن طريق التخزين عند 4 درجات مئوية قبل الخلط.
    6. يحفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية حتى الاستخدام مرة أخرى.
  3. قم بإعداد الحبر الحيوي المخلوط بالجينات والكولاجين في ماء عالي النقاء (النوع 1 ، >18 mΩ · cm-1).
    1. قم بوزن 2 جم من مسحوق الجينات في قارب الوزن.
    2. أضف 50 مل من الماء عالي النقاء إلى زجاجة زجاجية سعة 100 مل ، جنبا إلى جنب مع محرك مغناطيسي.
    3. قم بطي وعاء الوزن الذي يحتوي على قوة الجينات إلى نصفين وأضف المسحوق إلى الماء ببطء مع التحريك المستمر.
    4. سخني التشتت إلى 60 درجة مئوية ، تحت التحريك المستمر ، حتى يذوب الجينات تماما (سائل شفاف بني قليلا) ، ثم تبرد إلى 20 درجة مئوية.
    5. قم بتخفيف محلول الجينات باستخدام وسط زراعة الخلايا مثل وسط النسر المعدل من Dulbecco (DMEM) بإضافة 25 مل من محلول الجينات إلى 25 مل من DMEM.
    6. تحضير خلطات الجينات والكولاجين (1: 1) عن طريق إضافة 3 مل من محلول الجينات / DMEM إلى 3 مل من محلول الكولاجين. اخلطي الخلطات برفق باستخدام ماصة عن طريق سحب الخليط وتوزيعه 10 مرات وتخزينه على حرارة 4 درجات مئوية.
      ملاحظة: من الأفضل القيام بهذا الإجراء باستخدام مواد باردة على الثلج لمنع الهلام المبكر للكولاجين. يمكن تحقيق التبريد المسبق للبكتين والكولاجين عن طريق التخزين عند 4 درجات مئوية قبل الخلط.

3. التوصيف الريولوجي للأحبار الحيوية

  1. قم بتشغيل مقياس الريومتر ، وأدخل هندسة مسننة 40 مم ، واتركها لمدة 30 دقيقة.
  2. صفر ارتفاع الفجوة لمقياس ريومتر باستخدام وظيفة ارتفاع الفجوة الصفرية.
  3. أضف ~ 2 مل من العينة على اللوحة السفلية وقم بخفض الهندسة العلوية لإنشاء ارتفاع فجوة يبلغ 1 مم.
  4. قم بقص العينة عن طريق إزالة المواد الزائدة المطرودة من بين الألواح. للقيام بذلك ، استخدم حافة مسطحة غير كاشطة لسحب السوائل الزائدة بعيدا عن الفجوة وامتصاصها بالمناديل الورقية.
    ملاحظة: يتم تكرار الخطوات 3.2-3.4 لتغيير العينة قبل كل خطوة من الخطوات التالية.
  5. إجراء ملفات تعريف اللزوجة لتحديد قابلية حقن الحبر الحيوي.
    1. حدد اختبار اللزوجة من خيارات المستخدم .
    2. أدخل المعلمات لاختبار المنحدر الذي يتم التحكم فيه بمعدل القص: 0.1 إلى 500 ثانية-1 ، مع وقت منحدر مدته دقيقة واحدة.
    3. كرر اختبار منحدر اللزوجة على عينات جديدة تحت التحكم في الإجهاد ، باستخدام الضغوط العلوية والسفلية المحددة من اختبار المنحدر المتحكم فيه بمعدل القص في الخطوة 3.5.2.
  6. إجراء اختبارات تشوه صغيرة لتحديد خصائص التبلور للحبر الحيوي.
    1. حدد الاختبار التذبذبي من خيارات المستخدم .
    2. معلمات الإدخال في اختبار تردد واحد تحت ضغط ثابت: التردد 1 هرتز ، سلالة 0.5٪ على 1 ساعة ، في حين أن المواد الهلامية للحبر.
  7. إجراء قياسات السعة والتردد في الموقع على العينات الهلامية.
    1. حدد الاختبار التذبذبي من خيارات المستخدم .
    2. حدد مسح السعة وأدخل المعلمات لاختبار مسح السعة الذي يتم التحكم فيه بالضغط: 0.01 إلى 500٪ ، بتردد ثابت 1 هرتز .
    3. قم بتحميل عينة جديدة وحدد الاختبار التذبذبي من خيارات المستخدم . بعد ذلك ، حدد اختبار التردد ، ومعلمات تردد الإدخال بين 0.01 و 10 هرتز وسلالة تقع داخل المنطقة اللزجة المرنة الخطية (LVR) للأطياف المحددة من بيانات اكتساح السعة التي تم الحصول عليها في الخطوة 3.7.2 (عادة ما تكون القيمة بين 50٪ و 80٪ من LVR).

4. تصميم وطباعة الهياكل ثلاثية الأبعاد باستخدام طابعة حيوية ثلاثية الأبعاد

  1. قم بتشغيل برنامج CAD لبدء إنشاء نموذج CAD.
    1. حدد الأدوات | المواد الموجودة في برنامج CAD لتحديد معلمات الطباعة للحبر الحيوي المختار.
    2. معلمات طباعة الإدخال ذات الصلة بالطابعة المستخدمة ؛ على سبيل المثال ، بالنسبة إلى 3D Discovery ، أدخل قطر الفتيل المقدر (~ 200-500 ميكرومتر لمعظم الأحبار الحيوية) في علامة تبويب السماكة لتحديد سمك Z لكل طبقة.
      ملاحظة: يشير تفريغ البنية النهائية إلى الحاجة إلى زيادة قيمة السمك ، بينما يسلط فقدان الدقة الضوء على الحاجة إلى تقليل السماكة.
    3. صمم الهيكل المطلوب طبقة تلو الأخرى باستخدام علامات تبويب الطبقة في البرنامج. قم بتجميع الطبقات باستخدام علامة تبويب المجموعة وقم بتعيين كل طبقة إلى مستوى على المستوى Z باستخدام علامة تبويب المستوى .
      1. على سبيل المثال ، لإنشاء بنية شبكية (باستخدام حبر حيوي مخلوط بالجينات والكولاجين تم إعداده في الخطوة 2.3) ، قم بإنشاء طبقة واحدة مع الخيوط على طول المحور x وطبقة ثانية مع الخيوط على طول المحور y. قم بتعيين كليهما إلى مستوى منفصل.
    4. ضمن علامة التبويب المجموعة ، حدد ارتفاع البناء عن طريق تحديد عدد الوحدات المتكررة في الهيكل.
    5. انقر فوق أداة إنشاء لإنشاء رمز G للتصميم وعرض عرض 3D للهيكل.
  2. أغلق BioCAD وقم بتشغيل برنامج واجهة الإنسان والآلة 3D Discovery (HMI) لبدء عملية الطباعة.
    1. قم بتجميع رأس الطباعة وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. قم بتركيب الصمام الدقيق على رأس الطباعة والمسمار في فوهة البثق المختارة.
    2. انقر فوق وظيفة قياس طول الإبرة لمعايرة رأس الطباعة.
    3. قم بتحميل وعاء استزراع (على سبيل المثال ، لوحة ذات 6 آبار) على منصة الطباعة.
    4. قم بقسمة الحبر الحيوي في خرطوشة الطباعة وقم بتثبيتها في رأس الطباعة فوق الصمام الدقيق.
    5. قم بتوصيل رأس الطباعة المجمع بنظام الضغط الهوائي وحدد رأس الطباعة على HMI لتعشيقه.
    6. انقر فوق فحص الضغط للسماح بضبط ضغط البثق.
    7. بمجرد تحديد الضغط المناسب (~ 30-120 كيلو باسكال حسب الدقة المطلوبة) ، افتح رمز G الذي تم إنشاؤه مسبقا وانقر فوق تشغيل لبدء عملية الطباعة.

5. إعداد نظائرها الجلد

  1. زراعة الخلايا الليفية الجلدية البشرية (HDFs) والخلايا الجذعية المشتقة من الدهون (ADSCs) في DMEM مع مصل الأبقار الجنينية (FBS) (10٪) ، ومخزن HEPES (2.5٪) ، والبنسلين / الستربتومايسين (1٪) في قوارير T75 حتى يتم الوصول إلى التقاء 90٪. زراعة الخلايا الكيراتينية للبشرة البشرية (HEKs) في وسائط نمو الخلايا الكيراتينية (KGM) حتى يتم الوصول إلى التقاء 70٪ -80٪. احتفظ بجميع الخلايا تحت ظروف 37 درجة مئوية و 5٪ CO2 و 95٪ هواء في حاضنة أثناء الثقافة.
  2. لتحضير HDFs و ADSCs للأحبار الحيوية الجلدية والدهنية، اغسل الخلايا عن طريق سحب 3 مل من المحلول الملحي المخزن بالفوسفات (PBS) برفق في قوارير، وقم بإمالة القارورة لتحريك PBS فوق الخلايا، والاستنشاق، مع الحرص على عدم إزعاج الخلايا المرفقة.
    1. لرفع الخلايا ، ماصة 3 مل من إنزيم تفكك الخلايا 1x في القارورة لتغطية الخلايا ووضع القارورة في حاضنة لمدة 3 دقائق ، مع النقر بقوة على القارورة ضد راحة اليد لإزاحة الخلايا. تحييد عمل الإنزيم باستخدام 6 مل من DMEM الكامل.
      ملاحظة: احتضان لمدة 2 دقيقة أخرى إذا ظلت الخلايا متصلة بعد النقر.
    2. لإعداد الأحبار الحيوية الجلدية والدهنية ، ماصة معلقات الخلية في أنابيب منفصلة 15 مل واتخاذ 10 ميكرولتر من كل منها لعد الخلايا باستخدام مقياس الدم. أجهزة الطرد المركزي تعليق الخلية المتبقية في 300 × غرام لمدة 5 دقائق لبيليه الخلايا.
    3. نضح المادة الطافية ، مع الحرص على عدم إزعاج الحبيبات ، أضف محلول البوليمر المناسب (المحضر في الخطوة 2.2) ، واخلطه باستخدام التحفيز اللطيف عن طريق السحب بالكثافات التالية:
      1. بالنسبة للطبقة الدهنية، فإن الماصة 5 × 105 كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (ADSCs) مل-1 لكل 1:1 من مزيج الكولاجين إلى البكتين.
      2. بالنسبة للطبقة الحليمية ، ماصة 3 ×10 6 HDFs mL-1 لكل 2: 1 مزيج الكولاجين إلى البكتين.
      3. بالنسبة للطبقة الشبكية ، ماصة 1.5 × 106 HDFs mL-1 لكل 2: 1 مزيج الكولاجين إلى البكتين.
  3. للطباعة ، قم بتحميل كل حبر حيوي في خرطوشة منفصلة وطباعة البنية في هلام السائل الداعم في طبق زجاجي بتري وفقا للتعليمات الواردة في القسم 4.
    1. بمجرد اكتمال الطباعة ، قم بحقن 2 مل من 200 mM CaCl 2∙2H2 O حول البنية و3 مل من الوسائط الدهنية (DMEM كاملة مكملة ب 500 ميكرومتر إيزوبوتيل ميثيل زانثين [IBMX] ، 50 ميكرومتر إندوميتاسين ، و 1 ميكرومتر ديكساميثازون) في هلام السائل باستخدام حقنة وإبرة. مكان في حاضنة بين عشية وضحاها.
    2. في اليوم التالي ، قم بإزالة البنية من حمام الدعم باستخدام ملعقة ، واغسلها برفق في برنامج تلفزيوني ، واستزرع لمدة 14 يوما في وسط دهني في لوحة ذات 6 آبار.
    3. بعد 14 يوما ، قم بإزالة ما يكفي من الوسط لإنشاء واجهة هواء سائل على سطح البناء وزرع 2 × 106 خلايا كيراتينية فوق البنية لإنشاء طبقة بشرة.
    4. ثقافة كذلك لمدة 1 أسبوع قبل التحليل.

6. إعداد نموذج الشريان السباتي

  1. قم بتحميل محلول الحبر الحيوي صمغ جيلان (كما هو معد في الخطوة 2.1) في خرطوشة طابعة.
  2. اطبع نموذج الشريان السباتي داخل طبق بتري يحتوي على مادة دعم هلام السوائل وفقا لتعليمات الطباعة الواردة في القسم 4.
  3. بمجرد اكتمال الطباعة ، قم بحقن 2 مل من 200 mM CaCl 2∙2H2 O حول البنية باستخدامحقنة وإبرة.
  4. بعد 3 ساعات على الأقل ، قم بإزالة البنية من حمام الدعم باستخدام ملعقة واغسلها برفق في برنامج تلفزيوني.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الجينات والحبر الحيوي الكولاجين من النوع الأول
لوحظ أن دقة الطباعة (المسجلة كدالة لقطر الفتيل) قابلة للضبط مباشرة عن طريق التغيرات في ضغط البثق (الشكل 1A-C). ارتبط ضغط البثق ودقة الطباعة ارتباطا مباشرا بأصغر أقطار خيوط متولدة عن طريق الطباعة عند ضغط بثق يبلغ 30 كيلو باسكال. ومن المثير للاهتمام ، عند ضغط قذف يبلغ 30 كيلو باسكال ، يمكن توليد خيوط تتطابق مع القطر الداخلي لفوهة البثق (متوسط قطر الفتيل: 323 ميكرومتر ± 50 ميكرومتر ؛ قطر الفوهة: 300 ميكرومتر) ، مما يشير إلى أنه يمكن تحقيق "أقصى دقة". علاوة على ذلك ، يمكن تطبيق معلمات الطباعة لهذه الدقة بنجاح على توليد أنبوب الأوعية الدموية للجينات / الكولاجين الذي يمكن استخراجه وتعطيه (الشكل 1 د).

figure-results-1
الشكل 1: توليد مطبوعات عالية الدقة باستخدام SLAM. تفصيل دقة طباعة شبكات الجينات / الكولاجين كدالة لقطر الفتيل عن طريق البثق عند (أ) 30 كيلو باسكال ، (ب) 60 كيلو باسكال ، و (ج) 120 كيلو باسكال. د: توليد أنبوب وعائي من الألجينات/الكولاجينات. قضبان المقياس = 400 ميكرومتر (A-C) ، 10 مم (D). الاختصار: SLAM = تصنيع مادة مضافة ذات طبقة معلقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

نظائرها الجلد
تم استخدام SLAM أيضا لإنشاء بنية تشبه الجلد (الشكل 2 أ) باستخدام حبر حيوي مكون من مزيج من الكولاجين I والبكتين. لتحقيق تدرج في الخواص الميكانيكية مماثلة لتلك الموجودة في الجلد ، تم استخدام نسب مختلفة من البكتين والكولاجين في طبقات الجلد (5٪ وزن / وزن البكتين الممزوج بنسبة 2: 1 مع مخزون الكولاجين 5 مجم ∙ مل − 1) وتحت الجلد (5٪ وزن / وزن البكتين الممزوج بنسبة 1: 1 مع مخزون الكولاجين 5 مجم ∙ مل − 1). تم دمج الهيكل الناتج (الشكل 2Bi-Bii) بشكل جيد بعد الغمر في DMEM ، مع عدم وجود علامة على التفريغ. الأهم من ذلك ، كان هناك مستوى عال من صلاحية الخلية في جميع أنحاء الهيكل (الشكل 2Biii) بعد فترة 14 يوما من الثقافة. ومن المثير للاهتمام ، خلال فترة الثقافة ، تصلب المواد24 ، مما يشير إلى إعادة عرض المادة.

figure-results-2
الشكل 2: إنتاج بنية تشبه الجلد . (أ) رسم تخطيطي يوضح كيفية استخدام عملية SLAM لإنتاج بنية ذات طبقات مدمجة مع الخلايا الليفية الجلدية البشرية. تم تصنيع السرير المعلق هنا من جزيئات تشكلت من الأغاروز ، بينما تشكلت الطبقات تحت الجلد والجلد بنسب متفاوتة من البكتين والكولاجين I. (B) كان المقصود من بنية الطبقات أن تمثل البنية ثلاثية الطبقات للجلد (i). مع النجاح في تكرار هذا الهيكل (ii) ، لوحظت مستويات عالية من صلاحية الخلية في جميع العينات ، كما هو موضح في تلطيخ calcein-AM (iii). شريط المقياس = 5 مم (Bii). الاختصار: SLAM = تصنيع مادة مضافة ذات طبقة معلقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشريان السباتي
لدفع حدود الطريقة ، تم إنتاج مجموعة مختارة من المطبوعات الأكثر تعقيدا. في أحد الأمثلة على ذلك ، تمت طباعة الشريان السباتي المتشعب باستخدام 1٪ من الحبر الحيوي للجيلان (الشكل 3 أ) ، والذي تم ربطه بعد ذلك عن طريق قذف 200 mM CaCl2 داخل طبقة هلام السائل (الشكل 3B) ورفعه ببساطة من الدعم بعد الهلام (الشكل 3C). على الرغم من حلول طباعة السلائف التي تظهر لزوجة منخفضة ، فقد نجح السرير الداعم في تمكين إنتاج الهندسة المعقدة. احتفظ الشريان بهيكله أثناء الترسيب والتشابك والاستخراج (الشكل 3) ، دون الحاجة إلى تعديل رموز الطباعة لدمج سقالات إضافية.

figure-results-3
الشكل 3: عملية تصنيع الشريان السباتي جيلان باستخدام SLAM . (أ) قذف الجلان داخل طبقة هلام السائل أثناء الطباعة ، (ب) إكمال طباعة الشريان السباتي داخل هلام السائل أثناء التشابك ، و (ج) نموذج الشريان السباتي النهائي بعد الاسترجاع من دعم هلام السوائل. قضبان المقياس = 10 مم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النظر في اختيار المواد المستخدمة للسرير الداعم
خلال مرحلة التطوير ، كانت هناك خصائص مختلفة مطلوبة للسرير الداعم. وشملت هذه الخصائص ما يلي: (أ) الحفاظ على هيكل كاف لتعليق المواد المبثوقة؛ (ب) الحفاظ على هيكل كاف لتعليق المواد المبثوقة؛ (ب) الحفاظ على هيكل كاف لتعليق المواد المبثوقة؛ (ج) الحفاظ ب) قدرة ترقق القص للسماح لرأس الطباعة بالتحرك بحرية عبر المواد الداعمة ؛ ج) إعادة الهيكلة السريعة (خصائص الشفاء الذاتي) ، وتشكيل الدعم حول الحبر الحيوي المترسب ؛ د) مستقرة حراريا في كل من درجة حرارة الغرفة ودرجات الحرارة الفسيولوجية ؛ v) مادة محايدة (أي غير مشحونة) خاملة بيولوجيا نسبيا ، عبر مجموعة من الأس الهيدروجيني والكهارل (الأنواع الأيونية والتركيزات) ، مما يمنع التفاعلات مع الخلايا والأحبار الحيوية المشحونة ؛ سادسا) غير سامة؛ و ، vii) يفضل أن يكون من مصدر غير حيواني.

على الرغم من وجود العديد من مواد البوليمر الحيوي التي تحافظ على العديد من هذه الخصائص المتأصلة ، مع القدرة على أداء تصنيع مضافات 3D معلقة دون التوافق مع كل هذه الخصائص11،26،27 ، كان القصد هنا هو إنتاج سرير داعم من شأنه التغلب على بعض القضايا العملية المرتبطة بالمواد الداعمة الأخرى. بسبب الخواص الكيميائية للأغاروز ، وعلى وجه الخصوص ، عند صياغتها كهلام سائل جسيمي ، يمكن الحصول على كل هذه الخصائص. وقد مكن ذلك من توفير سرير داعم يمكن استخدامه عبر مجموعة متنوعة من الأحبار الحيوية23،24،25،28. في الواقع ، وفرت الطبيعة الخاملة الحيوية للمادة إمكانية الحفاظ على الهيكل المطبوع في الموقع في جميع أنحاء الثقافة ، مما يسمح بجداول زمنية كافية للعديد من الأحبار الحيوية المختلفة لتتطور بشكل كامل ، دون تغييرات في البيولوجيا. علاوة على ذلك ، سمحت الطبيعة الرقيقة للجسيمات بسهولة الإزالة من البناء المطبوع النهائي ، في حين أن الأصل غير السام وغير الحيواني يسمح بإمكانية الترجمة السريعة نحو العيادة ، والتغلب على الحواجز المتعلقة بالمتطلبات الأخلاقية والتنظيمية.

اعتبارات في اختيار المواد للأحبار الحيوية
في الطباعة الحيوية بالبثق المباشر ، يتم ترسيب الأحبار الحيوية على سرير طباعة 2D. من المفيد أن يكون لمحاليل الحبر الحيوي للمونومر سلوك ترقق القص. ومع ذلك ، لإنتاج تركيبات عالية الدقة ذات أبعاد ذات صلة من الناحية الفسيولوجية ، يجب أن يكون لها متغيرة الانسيابية منخفضة وأن تتعافى إلى لزوجة عالية بما فيه الكفاية بحيث تشكل خيوطا صلبة عند الترسب29،30،31. مع زيادة اللزوجة ، يكون الضغط المطلوب للبثق أعلى بكثير ، وغالبا ما يؤثر سلبا على صلاحية الخلية المغلفة31,32. تزيل الطباعة الحيوية للتعليق هذا القيد ، حيث يتم دعم المادة المبثوقة بواسطة حمام التعليق طوال فترة التشابك. يزيد هذا التطور بشكل كبير من نطاق تركيبات الحبر الحيوي التي يمكن استخدامها. على سبيل المثال ، أظهرت الأعمال الحديثة استخدام محاليل الكولاجين منخفضة التركيز التي يتم طباعتها في أشكال هندسية معقدة للغاية مماثلة للهيكل الداخلي للقلب33،34،35. في التطبيقات المذكورة في هذه الطريقة ، سمحت الطباعة المدمجة باختيار أحبار المواد الحيوية لتكرار البيئة الفسيولوجية التي صممت من أجلها ، بدلا من قدرتها على الطباعة.

القيود في حجم الهيكل
في جميع أنحاء أدبيات التصنيع الحيوي ، ثبت أن أنواعا مختلفة من الطابعات الحيوية ، مدفوعة بتقنيات رأس الطباعة البديلة ، يمكن دمجها في تقنيات التصنيع المدمجة. لا تختلف التكنولوجيا الموضحة هنا ، مع أمثلة تشمل طابعة حيوية تعمل بالهواء المضغوط تعتمد على البثق الدقيق (INKREDIBLE) ، كما هو موضح من قبل Senior et al. ، والطابعات الحيوية القائمة على البثق مع الصمامات الدقيقة التي يمكن التحكم فيها (3D Discovery) 23. على الرغم من أن هذا يجعل التكنولوجيا في متناول مجموعة من المستخدمين الذين قد يمتلكون بالفعل طابعة حيوية ، إلا أن القيود المفروضة على الحجم الذي يمكن تحقيقه للهيكل تعتمد في النهاية على مواصفات الطابعة الحيوية المعنية. في البداية ، يتم تحديد القيد الرئيسي على توليد الهياكل الكبيرة من خلال حجم سرير الطباعة ، وحدود مسارات X و Y و Z ، وكذلك حجم الوعاء الذي يحتوي عليه هلام السائل الداعم.

القيود في القرار
عند تصنيع هياكل معقدة بحجم ميكرومتر ، تعتمد الدقة الناتجة بشكل كبير على دقة الطابعة (التحكم في حجم الخطوة ، ودرجة البثق) ، والقطر الداخلي لفوهة الطباعة ، ومجموعة من معلمات البرامج القابلة للتعديل ، بما في ذلك سرعة الطباعة وضغط الطباعة وسرعة التدفق36. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن التحكم في حجم القطرة أمر بالغ الأهمية لتسهيل توليد هياكل عالية الدقة ، مع أفضل النتائج التي لوحظت في طابعات البثق ذات الصمام الدقيق الذي يمكن التحكم فيه. في النهاية ، عندما يتم تحسين جميع المعلمات ، يمكن تحقيق دقة الطباعة لمطابقة ، أو حتى أقل من ، القطر الداخلي لفوهات البثق ، مع الفتيل المترسب بترتيب مقياسالميكرومتر 37. ومع ذلك ، يعتمد هذا على تحسين جميع معلمات الطباعة المذكورة سابقا ، ويمكن أن تكون الدقة محدودة إلى حد كبير من خلال آلية الطباعة والدقة. على سبيل المثال ، لا يبدو أن البثق الهوائي يسمح بنفس دقة الطباعة مثل البثق باستخدام صمام دقيق يمكن التحكم فيه. ولذلك، هناك تكلفة محتملة لتحقيق أقصى قدر من استبانة الطباعة، لأن هذه النظم تتكبد المستخدم نفقات متزايدة بشكل كبير.

النظرة المستقبلية والإمكانات
في الوقت الحالي ، هناك اهتمام كبير حول استخدام عمليات التصنيع المعلقة للسماح بإنتاج الهياكل اللينة المعقدة التي تحتوي على خلايا مدمجة ، وسيكون هناك بلا شك تقدم كبير في السنوات القادمة. يتم إعطاء تقدم مستمر في تحسين دقة الطباعة ، على الرغم من أنه يبقى أن نرى مدى ضرورة ذلك ، بالنظر إلى أن غالبية الأنظمة البيولوجية قادرة على إعادة ترتيب نفسها على المستوى الجزيئي. في حين أن تركيز الاهتمام في وسائل الإعلام يدور حول استخدام الأنسجة المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتحل محل الأنسجة البشرية مباشرة بعد الإصابة أو المرض ، فإن أي إجراءات طبية قوية تتيحها هذه العمليات هي بضع سنوات 38,39. من المرجح أن يكون تأثير أنظمة الثقافة المعقدة هذه في فحص الأدوية أو حتى استخدامها كأدوات ، لتعزيز فهمنا للعمليات البيولوجية38. على وجه الخصوص ، يمكن أن تستفيد بيولوجيا النمو بشكل كبير هنا ، حيث سيسمح التحكم الدقيق في الترسب الخاص للجزيئات للباحثين باستكشاف دور الأنظمة متعددة العوامل في عمليات تطوير الأنسجة.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يود المؤلفون أن يشكروا EPSRC (EP / L016346/1) ، MRC ، وتحالف تدريب الدكتوراه Biosciences for Health على تمويل ودعم هذا العمل.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
3D Discovery BioprinterRegenHUBIOFACTORYMicrovalve البثق الطابعة الحيوية
Agarose  Merck9012-36-6المواد المستخدمة لإنشاء حمامات دعم هلام السوائل  
أوتوكلاف منضدةبرستيج ميديكالB8L75814كلاسيك
بريليانت بلو جيميرك6104-58-1صبغة تستخدم في تلطيخ الهياكل 
كلوريد الكالسيوم ثنائي هيدراتMerck 10035-04-8تستخدم لربط الهياكل المطبوعة 
ديكساميثازونميرك D4902-25MGتستخدم في وسائط الشحم
DMEMMerckD6429وسائط زراعة الخلايا
Duran  زجاجة ميركZ305219زجاجة زجاجية 
نظام التصوير الأساسي EVOS XLEVOS & trade ؛AMEX1000مجهر برايتفيلد مع تباين الطور
FBSفيشر Scientific10500-064مكمل وسائط زراعة الخلايا
جيلانمكونات خاصة5060341112638صمغ أسيل جيلان منخفض يستخدم لصنع الحبر الحيوي لنموذج الشريان الكوروتيدي
HEPES العازلةMerckH9897-10PAKBuffer لوسائط زراعة الخلايا
IndomethacinMerckI7378تستخدم في الوسائط الشحمية
إيزوبوتيل ميثيل زانثين (IBMX)MerckI7018-100MGتستخدم في وسائط نمو
الكيراتينيةلونزا00192060تستخدم كوسائط لزراعة الخلايا الكيراتينية
منخفضة الميثوكسي البكتينCP KelcoLM-5CSالبكتين المستخدمة في صنع خلطات البكتين / الكولاجين
البنسلين الستربتومايسينميركP4333-100MLيستخدم لتثبيط نمو البكتيريا
PureCol EZ Gel محلولMerck5074محلول الكولاجين المستخدم في صنع خلطات الجينات / الكولاجين
ألجينات الصوديومMerck9005-38-3مسحوق الجينات المستخدم في صنع خلطات الجينات / الكولاجين   ؛
اختيار TrypLE فيشر ساينتفيك12563011إنزيم تفكك الخلايا
T75 قواريرStarLabCC7682-4175تستخدم لزراعة الخلايا
الخلايا وسط

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lee, K. Y., Mooney, D. J. Hydrogels for tissue engineering. Chemical Reviews. 101 (7), 1869-1880 (2001).
  2. Caliari, S. R., Burdick, J. A. A practical guide to hydrogels for cell culture. Nature Methods. 13 (5), 405-414 (2016).
  3. Tibbitt, M. W., Anseth, K. S. Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture. Biotechnology and Bioengineering. 103 (4), 655-663 (2009).
  4. Drury, J. L., Mooney, D. J. Hydrogels for tissue engineering: scaffold design variables and applications. Biomaterials. 24 (24), 4337-4351 (2003).
  5. Iordachescu, A., et al. An in vitro model for the development of mature bone containing an osteocyte network. Advanced Biosystems. 2 (2), 1700156(2018).
  6. Zhang, C., et al. Hydrogel cryopreservation system: an effective method for cell storage. International Journal of Molecular Sciences. 19 (11), 3330(2018).
  7. McCormack, A., Highley, C. B., Leslie, N. R., Melchels, F. P. W. 3D printing in suspension baths: keeping the promises of bioprinting afloat. Trends in Biotechnology. 38 (6), 584-593 (2020).
  8. Cheng, W., Zhang, J., Liu, J., Yu, Z. Granular hydrogels for 3D bioprinting applications. View. 1 (3), 20200060(2020).
  9. Lieben, L. The future of 3D printing of human tissues is taking shape. Nature Reviews Rheumatology. 12 (4), 191(2016).
  10. Bhattacharjee, T., et al. Writing in the granular gel medium. Science Advances. 1 (8), 1500655(2015).
  11. Hinton, T. J., et al. Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels. Science Advances. 1 (9), 1500758(2015).
  12. Zarrintaj, P., et al. Agarose-based biomaterials for tissue engineering. Carbohydrate Polymers. 187, 66-84 (2018).
  13. te Nijenhuis, K. Thermoreversible Networks: Viscoelastic Properties and Structure of Gels. , Springer. Berlin. 194-202 (1997).
  14. Norton, I. T., Jarvis, D. A., Foster, T. J. A molecular model for the formation and properties of fluid gels. International Journal of Biological Macromolecules. 26 (4), 255-261 (1999).
  15. Fernández Farrés, I., Moakes, R. J. A., Norton, I. T. Designing biopolymer fluid gels: A microstructural approach. Food Hydrocolloids. 42, 362-372 (2014).
  16. Cooke, M. E., et al. Structuring of hydrogels across multiple length scales for biomedical applications. Advanced Materials. 30 (14), 1705013(2018).
  17. Foster, N. C., Allen, P., El Haj, A. J., Grover, L. M., Moakes, R. J. A. Tailoring therapeutic responses via engineering microenvironments with a novel synthetic fluid gel. Advanced Healthcare Materials. 10 (16), 2100622(2021).
  18. Ellis, A. L., Norton, A. B., Mills, T. B., Norton, I. T. Stabilisation of foams by agar gel particles. Food Hydrocolloids. 73, 222-228 (2017).
  19. Ghebremedhin, M., Seiffert, S., Vilgis, T. A. Physics of agarose fluid gels: Rheological properties and microstructure. Current Research in Food Science. 4, 436-448 (2021).
  20. Garrec, D. A., Norton, I. T. Understanding fluid gel formation and properties. Journal of Food Engineering. 112 (3), 175-182 (2012).
  21. Garrec, D. A., Guthrie, B., Norton, I. T. Kappa carrageenan fluid gel material properties. Part 1: Rheology. Food Hydrocolloids. 33 (1), 151-159 (2013).
  22. Adams, S., Frith, W. J., Stokes, J. R. Influence of particle modulus on the rheological properties of agar microgel suspensions. Journal of Rheology. 48 (6), 1195-1213 (2004).
  23. Senior, J. J., Cooke, M. E., Grover, L. M., Smith, A. M. Fabrication of complex hydrogel structures using suspended layer additive manufacturing (SLAM). Advanced Functional Materials. 29 (49), 1904845(2019).
  24. Moakes, R. J. A., et al. A suspended layer additive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skin equivalents. APL Bioengineering. 5 (4), 046103(2021).
  25. Moxon, S. R., et al. Suspended manufacture of biological structures. Advanced Materials. 29 (13), 1605594(2017).
  26. Noor, N., et al. 3D Printing of personalized thick and perfusable cardiac patches and hearts. Advanced Science. 6 (11), 1900344(2019).
  27. Compaan, A. M., Song, K., Huang, Y. Gellan fluid gel as a versatile support bath material for fluid extrusion bioprinting. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (6), 5714-5726 (2019).
  28. Moxon, S. R., et al. Blended alginate/collagen hydrogels promote neurogenesis and neuronal maturation. Materials Science and Engineering: C. 104, 109904(2019).
  29. Hölzl, K., et al. Bioink properties before, during and after 3D bioprinting. Biofabrication. 8 (3), 032002(2016).
  30. Chimene, D., Lennox, K. K., Kaunas, R. R., Gaharwar, A. K. Advanced bioinks for 3D printing: a materials science perspective. Annals of Biomedical Engineering. 44 (6), 2090-2102 (2016).
  31. Schwab, A., et al. Printability and shape fidelity of bioinks in 3D bioprinting. Chemical Reviews. 120 (19), 11028-11055 (2020).
  32. Rutz, A. L., Lewis, P. L., Shah, R. N. Toward next-generation bioinks: Tuning material properties pre- and post-printing to optimize cell viability. MRS Bulletin. 42 (8), 563-570 (2017).
  33. Mosadegh, B., Xiong, G., Dunham, S., Min, J. K. Current progress in 3D printing for cardiovascular tissue engineering. Biomedical Materials. 10 (3), 034002(2015).
  34. Zhou, K., Sun, Y., Yang, J., Mao, H., Gu, Z. Hydrogels for 3D embedded bioprinting: a focused review on bioinks and support baths. Journal of Materials Chemistry B. 10 (12), 1897-1907 (2022).
  35. Lee, A., et al. 3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heart. Science. 365 (6452), 482-487 (2019).
  36. Kyle, S., Jessop, Z. M., Al-Sabah, A., Whitaker, I. S. Printability' of candidate biomaterials for extrusion based 3D printing: state-of-the-art. Advanced Healthcare Materials. 6 (16), 1700264(2017).
  37. Hinton, T. J., Lee, A., Feinberg, A. W. 3D bioprinting from the micrometer to millimeter length scales: Size does matter. Current Opinion in Biomedical Engineering. 1, 31-37 (2017).
  38. Seoane-Viaño, I., Trenfield, S. J., Basit, A. W., Goyanes, A. Translating 3D printed pharmaceuticals: From hype to real-world clinical applications. Advanced Drug Delivery Reviews. 174, 553-575 (2021).
  39. Jovic, T. H., Combellack, E. J., Jessop, Z. M., Whitaker, I. S. 3D bioprinting and the future of surgery. Frontiers in Surgery. 7, 609836(2020).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

3D BioprintingMicrogel SuspensionsSuspended BioprintingRheological TestingViscometry ProfilesOscillatory TestingBioink InjectabilitySupport Bath Removal

مقالات ذات صلة