Name: 3D imprimés Cellulose poreuse Nanocomposite Hydrogel échafaudages (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: Découvrez l'impression 3D d'échafaudages en hydrogel de nanocellulose pour l'ingénierie tissulaire cartilagineuse. Ce protocole personnalisable reproduit les propriétés mécaniques du cartilage naturel avec une fidélité de forme optimale.

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Cette étude est financée par Knut et Alice Wallenberg Foundation (Wallenberg Wood Science Center), Conseil de recherche suédois, VR (Bioheal, 05709-DNR 2016 et 2017 DNR-04254).

1. préparation des précurseurs
<ol><li>Préparation de la suspension de nanocristaux de cellulose NOTE : Isolement des nanocristaux de cellulose se fait conformément à la procédure rapportée par Mathew, et al.,30.<ol>
<li>Suspension 17 diluée de % wt de nanocristaux de cellulose à 2 % en poids en ajoutant distillée d’eau pour obtenir un volume total de 2 L. mélanger soigneusement avec des lots plus petits (250-300 mL) ultra sonication et utilisation pour un mixage efficace.</li>
		<li>Passer la suspension sonified par le biais de l’homogénéisateur 10 fois à une pression de 500 à 600 bar. À ce stade, un gel transparent épais de nanocristaux de cellulose 2 wt % est obtenu.</li>
		<li>Concentré à 2 % de cellulose du wt nanocristaux de gel à 11 % en poids par centrifugations à 24 500 x g pendant 1,5 h. décanter l’eau entre chaque 30 min. Remarque : L’expérience peut être suspendu ici.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation des phases de matrice<ol>
<li>Préparer une solution homogène 6 wt % d’alginate de sodium (SA) dans l’eau distillée à 60 ° C sous agitation continue.</li>
		<li>Préparer une solution homogène de 12 wt % de gélatine (Gel) dans l’eau distillée à 60 ° C sous agitation continue. NOTE : Préparer un volume de 20 mL pour les solutions de matrice et mettre au réfrigérateur.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation des agents Réticulants<ol>
<li>Préparer la solution 3 wt % de chlorure de calcium dans l’eau distillée à température ambiante sous agitation continue.</li>
		<li>Préparer la solution de glutaraldéhyde à % wt 3 dans l’eau distillée à température ambiante sous agitation continue. NOTE : Préparer un volume de 50 mL pour les solutions de réticulation et stocker à température ambiante. Se référer à la Table des matières pour les informations sur le fournisseur. Expérience peut être suspendu ici.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. préparation de l’encre d’hydrogel
<ol><li>Préparer les 40 mL d’encre hydrogel dans un récipient en polystyrène en mélangeant 11 wt % CNC, 6 wt % SA et 12 % en poids de Gel pour obtenir un humide (% poids) composition du CNC/SA/Gel/eau : 6.87/1.50/1.50/90.12.</li>
	<li>Porter le mélange à 40 ° C et mélanger avec une spatule jusqu'à l’obtention d’une pâte lisse.</li>
	<li>Transférer le mélange dans une seringue de 60 mL. Passer le mélange à travers une série de buses de différents diamètres dans une autre seringue de 60 mL, à l’aide d’une pince mécanique. Répétez l’opération jusqu'à obtient des filaments en douceur extrudés d’encre hydrogel. Commencez avec la buse et le plus grand diamètre de 800 µm, suivie de 600 µm à 400 µm.</li>
	<li>Doucement la centrifugeuse (4 000 x g) la seringue remplie avec de l’encre d’hydrogel pour supprimer air emprisonné. Remarque : L’expérience peut être suspendu ici.</li>
</ol>3. mesure des caractéristiques rhéologiques d’hydrogel
NTE : Exécuter les propriétés rhéologiques à l’aide d’une géométrie de cône-sur-plaque lisse, CP25-2-SN7617, diamètre 25 mm, 2 ° angle nominal et la hauteur de l’écart 0,05 mm à 25 ° C.
<ol><li>Allumez le rhéomètre, le compresseur d’air et le boîtier de commande de température. Initialiser le logiciel.</li>
	<li>Monter l’appareil de mesure dans le rhéomètre et affectez zéro-gap.</li>
	<li>Extruder environ 1 mL d’encre sur la plateforme de rhéomètre hydrogel.</li>
	<li>Mesure de la viscosité en fonction de la vitesse de cisaillement. Sélectionnez la plage de taux de cisaillement de 0.001 à 1 000.</li>
	<li>Une fois la mesure terminée, nettoyer la plate-forme rhéomètre et outil de mesure. Extruder 1 mL d’encre hydrogel frais encore une fois sur la plate-forme de rhéomètre.</li>
	<li>Mesurer la perte modules (G″) et modules de stockage (G′) comme une fonction de la contrainte de cisaillement à une fréquence de 1 Hz. Sélectionnez la plage de la contrainte de cisaillement de 103 107.</li>
	<li>Une fois les tests terminés, copier les données dans le fichier texte et tracer les courbes rhéologiques en échelle logarithmique.</li>
</ol>4. déposer la préparation pour l’impression 3D
Remarque : Logiciel de Cura 2.4.0 est utilisé pour la conception des échafaudages 3D (20 mm3) ayant trois types de pores. 1-uniform pores de 0,6 mm, 2-uniforme pores de 1,0 mm et gradient de 3 pores de gamme 0,5 à 1 mm.
<ol><li>Télécharger fichier de stéréolithographie (stl) d’un cube solid depuis thingsinverse.com et ouvrez le fichier dans Cura.</li>
	<li>Cliquez sur le modèle chargé et déplacez-le à X/Y/Z : 0/0/0 mm. Cliquez sur échelle, décochez la case pour la mise à l’échelle uniforme et de définir les dimensions de X/Y/Z : 20/20/20 mm. Cliquez sur faire pivoter et tourner le cube à 45 ° dans le plan XY.</li>
	<li>Dans le panneau latéral, buse & matériel, sélectionnez 0,4 mm et coller le profil. Sélectionnez l’imprimante Discov3ry complet .</li>
	<li>Dans le panneau latéral, sélectionnez personnalisé pour la Configuration de l’impression. Au chapitre de la qualité , entrez 0. 2 mm pour toutes les sous-sections. Sous section de Shell , entrez 0 mm pour toutes les sous-sections. Rubrique matériel , entrez 26 ° C de température, flux de 1 mm de diamètre et 100 %. Au chapitre de la vitesse , entrez 30 mm/s Vitesse d’impression et de 120 mm/s en Vitesse de déplacement. En vertu de la section de l’appui , décochez la case pour Activer la prise en charge. Conformément à l’article Construire plaque adhérence , sélectionnez jupe, entrez 3 mm distance de Jupe et 150 mm longueur Jupe/ras bord Minimum.</li>
	<li>Pour échafaudages avec la taille des pores uniforme, entrez 0,6 1 mm Distance de ligne de remplissage , puis sélectionnez Remplissage de grille.</li>
	<li>Pour les échafaudages de gradient de porosité, fusion et regroupement outil sont utilisé. Faites un clic droit sur le modèle chargé, certains Modèles multiples, entrez 2 et appuyez sur OK. Chaque maquette comme X/Y/Z : 20/20/7 mm. placer les modèles sur le dessus de l’autre. Entrez Distance de ligne de remplissage 0,3, 0,5 et 0,7 mm pour modèle bas, moyen et supérieur, respectivement. Sélectionnez les trois modèles (Ctrl + A), faites un clic droit et cliquez sur Modèles de groupe.</li>
	<li>Enregistrez les modèles sur la carte que Digital (SD). Cura enregistrer automatiquement le fichier gcode qui est lue par l’imprimante.</li>
</ol>5. 3D impression échafaudages poreux
<ol><li>Insérez le tube de transfert dans le porte-buse et 400 µm buse y connecter. Niveau de la plaque de construction pour obtenir la bonne distance entre la plaque de construction et de la buse.</li>
	<li>Charger la seringue centrifugée dans la cartouche et le connecter à l’autre côté du tube de transfert.</li>
	<li>Insérez la carte SD dans l’imprimante, sélectionnez purger rapidement et commencer à purger l’encre hydrogel jusqu'à ce qu’il commence à extruder de la buse. Poursuivre la purge pendant 2-3 min afin d’obtenir un flux homogène.</li>
	<li>De la carte SD, sélectionnez les fichiers enregistrés pour échafaudages uniforme et gradient de porosité et lancer l’impression. Gardez un oeil sur le taux d’extrusion. Si nécessaire, ajuster le taux de vitesse et le débit en conséquence. Pour la taille des pores plus petit, utilisez une vitesse plus rapide combinée à faible débit (50 mm/s et 70 %). Remarque : Ne touchez pas les échafaudages imprimés 3D.</li>
</ol>6. la réticulation de 3D imprimés échafaudages
<ol><li>Après que l’impression 3D est terminée, ajouter doucement gouttes de 3 % en poids CaCl2 au supplice jusqu'à ce qu’il devienne complètement mouillée. Attendre 5 min.</li>
	<li>Transvasez très soigneusement l’échafaud de l’imprimante à un réservoir de 50 mL rempli de 3 % en poids de CaCl2. Laisser la nuit.</li>
	<li>Laver soigneusement avec de l’eau distillée et transférer l’échafaud dans un réservoir de 50 mL, rempli de 3 wt % de glutaraldéhyde. Laisser la nuit.</li>
	<li>Laver soigneusement et entreposer l’échafaud imprimé 3D dans l’eau distillée.</li>
</ol>7. essais de compression
Remarque : Effectuez des essais de compression avec 100 peson de N dans l’eau à 37 ° C.
<ol><li>Remplissez le réservoir équipé avec plaque de base de compression submersible avec 2 L d’eau et de démarrer le système de chauffage pour atteindre 37 ° C.</li>
	<li>Initialiser le logiciel Bluehill universel et mis en place la méthode d’essai. Géométrie rectangulaire spécimen, choisissez l’option d’entrer les dimensions avant de tester chaque échantillon.  Définir la vitesse de déformation à 2 mm/min et à la fin du résultat comme 80 % de déformation compressive avec 90 force N.</li>
	<li>Dans la section de mesure , sélectionnez la force, de déplacement, de contrainte de compression et de compression souche. Choisissez l’option pour exporter les données sous forme de fichiers texte pour le futur tracé.</li>
	<li>Définit le point d’extension zéro en utilisant le jog pour abaisser la plaque de crosse aussi près que possible de la plaque de base.</li>
	<li>Mesurer et noter les dimensions des échantillons à tester.</li>
	<li>Lorsque la température atteint 37 ° C, placez l’échantillon sur la plaque de base.  Fixez l’échantillon par le déplacement de la plaque de crosse afin qu’il commence à toucher l’échantillon.</li>
	<li>Remonter l’eau du bain, afin que les plaques avec l’entre-deux échantillon eux sont immergés dans l’eau.</li>
	<li>Entrez les dimensions et le nom de l’échantillon. Démarrez le test.</li>
	<li>Une fois le test terminé, tout d’abord descendre l’eau du bain et puis soulever la plaque de crosse.</li>
	<li>Retirer l’échantillon et ses pièces, cas échéant, nettoyer les deux plaques et charger un nouvel échantillon.</li>
	<li>Après que tous les échantillons sont testés, exporter les données brutes. Tracer une contrainte de compression vs courbes déformation compressive et déterminer le module tangent compression à des valeurs de la souche de 1 à 5 % et 25 à 30 %. Remarque : Placez le cube dégradé de telle sorte que les plus grands trous face à la plaque de base de papeterie. Tout d’abord garantir l’échafaud entre les poignées et ensuite démarrer/arrêter la mesure.</li>
</ol>

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<li>Chia, H. N., Hull, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+moduli+of+the+human+medial+meniscus+in+the+axial+and+radial+directions+at+equilibrium+and+at+a+physiological+strain+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+orthopaedic+research%22%5BJournal%5D)">Compressive moduli of the human medial meniscus in the axial and radial directions at equilibrium and at a physiological strain rate.</a> Journal of orthopaedic research. 26 (7), 951-956 (2008).</li>
<li>Zhang, K., Fan, Y., Dunne, N., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+microporosity+on+scaffolds+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Regenerative+biomaterials%22%5BJournal%5D)">Effect of microporosity on scaffolds for bone tissue engineering.</a> Regenerative biomaterials. 5 (2), 115-124 (2018).</li>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

L’impression 3D nécessite adaptés rhéologiques de l’encre d’hydrogel. L’encre de haute viscosité auront besoin des pressions extrêmes pour son extrusion tandis qu’encre faible viscosité ne maintiendra pas sa forme après extrusion. La viscosité de l’encre hydrogel peut être contrôlée par la concentration des ingrédients. Par rapport à notre précédent travail11, la teneur en matières solide de l’encre hydrogel est augmenté de 5,4 à 9,9 % de poids résultant à l’encre de concentré hydrogel qui contrib...

Cellulose est un polysaccharide composé de chaînes linéaires de β liées unités de D-glucose (1-4). C’est le plus abondant polymère naturel sur terre et est extraite de diverses sources, y compris les animaux marins (p. ex., tuniciers), plantes (bois, coton, paille de blé) et des sources bactériennes, telles que les algues (p. ex., Valonia), les champignons et même amibe (protozoaires )1,2. Nanofibres cellulose (CNF) et les nanocristaux de cellulose (CNC) au moins une dimension à échelle nanométrique est obtenus par hydrolyse acide de la cellulose et de traitements mécaniques. Ils possèdent non seulement les propriétés de la cellulose, tels que les possibilités de modification chimique, faible toxicité, biocompatibilité, biodégradable et renouvelable, mais il possède également des caractéristiques de l’échelle nanométrique comme haute surface spécifique, des propriétés mécaniques élevées , les propriétés rhéologiques et optiques. Ces propriétés attrayantes ont fait CNFs et CNCs adapté aux applications biomédicales, principalement sous la forme de 3 dimensions (3D) hydrogel échafaudages3. Ces échafaudages nécessitent des dimensions personnalisées avec la structure de pore contrôlé et porosité interconnectée. Notre groupe et autres ont signalé des nanocomposites de cellulose poreuse 3D préparé par coulée, électrofilage et lyophilisation4,5,6,7,8. Cependant, contrôler sur la structure de pore et fabrication de géométrie complexe n’est pas atteint par le biais de ces techniques traditionnelles.
L’impression 3D est une technique de fabrication additive, dans lequel les objets 3D sont créés couche par couche par le dépôt contrôlé par ordinateur de l' encre9. Les avantages de l’impression 3D sur les techniques traditionnelles inclut la liberté de conception, contrôlé macro et micro dimensions, fabrication des architectures complexes, de personnalisation et de reproductibilité.  En outre, l’impression 3D du CNFs et CNCs offre également induite par le cisaillement des alignements des nanoparticules, préféré la directionnalité, porosité dégradée et peut facilement être étendu à 3D bioprinting10,11,12, 13 , 14 , 15. la dynamique du CNCs alignement lors de l’impression 3D a été rapporté récemment,16,17. Avancées dans le domaine de bioprinting ont activer 3D tissus imprimés et organes malgré le défi impliqué comme choix et concentration des cellules vivantes et des facteurs de croissance, la composition de l’encre de transporteur, impression des pressions et des diamètres de buse18 ,19,20.
La porosité et la résistance à la compression des échafaudages de régénération du cartilage sont des propriétés importantes qui dicte son efficacité et sa performance. Taille des pores joue un rôle important pour l’adhérence, la différenciation et la prolifération des cellules ainsi que pour l’échange de nutriments et de déchets métaboliques21. Cependant, il n’y a aucune taille de pore précise qui peut être considéré comme une valeur idéale, certaines études ont montré bioactivité supérieure avec des pores plus petits tandis que d’autres ont montré la meilleure régénération du cartilage avec des pores plus grands. Macropores (< 500 µm) faciliter la minéralisation des tissus, l’apport en nutriments et enlèvement des déchets, tandis que les micropores (150-250 µm) faciliter la fixation des cellules et meilleures propriétés mécaniques22,23. L’échafaud implanté doit avoir une intégrité mécanique suffisante du temps de manutention, implantation et jusqu'à l’achèvement de son but désiré. Le module de compression global pour le cartilage articulaire naturel est signalé à être de l’ordre de 0,1-2 MPa selon l’âge, le sexe et emplacement testé4,24,25,26,27 ,28,29.
Dans notre précédent travail11, impression 3D a été utilisée pour fabriquer bioscaffolds poreux d’un double réticulé imbriques réseau polymère (IPN) d’une encre d’hydrogel contenant CNCs renforcées dans une matrice d’alginate de sodium et de la gélatine. La voie de l’impression 3D a été optimisée pour atteindre des échafaudages 3D avec pores uniforme et gradient de structures (80-2 125 µm) où nanocristaux oriente de préférence dans le sens d’impression (degré d’orientation entre 61 à 76 %). Ici, nous présentons la poursuite de ce travail et montre l’effet de la porosité sur les propriétés mécaniques de la 3D imprimés hydrogel échafaudages dans des conditions simulées de corps. CNCs utilisés ici, ont été précédemment rapporté par nous à être cytocompatible et non toxiques (p. ex., la croissance cellulaire après 15 jours d’incubation a été confirmé30). En outre, échafaudages préparé par lyophilisation utilisant le même CNCs, alginate de sodium et de la gélatine a montré une porosité élevée, consommation élevée de solution saline tampon phosphate et cytocompatibility vers les cellules souches mésenchymateuses5. L’objectif de ce travail est de démontrer la transformation d’encre hydrogel, l’impression 3D d’échafaudages poreux et les essais de compression. Schémas de l’itinéraire de traitement est illustré à la Figure 1.

<table><tbody><tr><td>Seringue de 60 mL</td><td>Structure3D Printing Sel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>de sodium d’acide alginique</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9005-38-3</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de calcium anhydre</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td></td></tr><tr><td>Pinces à trois broches, Talon</td><td>VWR</td><td>241-0404</td><td>102 mm, Pince de réglage double, grande, rallonge de pince 127 mm</td></tr><tr><td>Cura 2.4.0</td><td>Ultimaker</td><td></td><td>Logiciel de découpage gratuit</td></tr><tr><td>Discov3ry</td><td>Complete StructureImpression 3D Impression 3D Ultimaker</td><td></td><td>2+ intégrée à l’extrudeuse de pâte Discov3ry</td></tr><tr><td>Gélatine de peau de bovin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9000-70-8</td><td></td></tr><tr><td>Solution de glutaraldéhyde 50 % en poids dans H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>111-30-8</td><td></td></tr><tr><td>Homogénéisateur</td><td>SPX</td><td>APV-2000</td><td></td></tr><tr><td>Instron 5960</td><td>Instron</td><td></td><td>Instron 5960, Biopuls Bath, capteur de pesage 100 N, 37 &deg ; </td></tr><tr><td>C,Physica MCR 301 rhéomètre</td><td>Anton Paar</td><td></td><td>CP25-2-SN7617, hauteur d’écart 0,05 mm, 25 &deg ; C</td></tr><tr><td>Centrifugeuse Sorvall Lynx 6000</td><td>AB Ninolab</td><td>s/n 41881692</td><td>F12-rotor (6x500 ml)</td></tr><tr><td>buse en acier inoxydable</td><td>Structur3D Printing</td><td></td><td>800, 600 et 400 &micro ; m</td></tr><tr><td>thingsinverse</td><td>MakerBot’s</td><td></td><td>&nbsp ; partage et téléchargement d’objets imprimables en 3D sous forme de fichiers stl</td></tr><tr><td></td><td>ultra sonication Qsonica, LLC</td><td>Q500</td><td></td></tr><tr><td>Copeaux de bois non écorcés</td><td>Épicéa de Norvège (Picea abies)</td><td></td><td>teneur en matière sèche de 50&ndash ; 55 %</td></tr></tbody></table>

3d imprimés cellulose poreuse nanocomposite hydrogel échafaudages

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

Ce travail démontre l’utilisation des trois dimensions (3D) impression pour produire des échafaudages cubes poreux à l’aide de cellulose nanocomposite hydrogel d’encre, avec la structure de pore contrôlé et les propriétés mécaniques. Nanocristaux de cellulose (CNCs, 69,62 % en poids) encre base hydrogel avec matrice (alginate de sodium et gélatine) a été développé et 3D imprimés en échafaudages avec structure de pores uniforme et dégradé (110-1 100 µm). Les échafaudages ont montré le module de compression de l’ordre de 0,20 à 0,45 MPa lors d’essai simulé des conditions in vivo (dans l’eau distillée à 37 ° C). La taille des pores et le module de compression des échafaudages 3D mis en correspondance avec les exigences requises pour les applications de régénération du cartilage. Ce travail démontre que la cohérence de l’encre peut être contrôlée par la concentration des précurseurs et porosité peut être contrôlée par le procédé d’impression 3D et ces deux facteurs définit en retour la mécanique propriétés du 3D imprimés poreux échafaudage d’hydrogel. Cette méthode de processus peut donc servir pour fabriquer leur structure et une composition personnalisée selon les besoins spécifiques des patients.

CNCs basés nanocomposite hydrogel encre montre un fort cisaillement non newtoniens amincissement comportement (Figure 2a). La viscosité apparente de 1,55 × 105 Pa.s à un taux de cisaillement faible (0,001 s-1) descend de cinq ordres de grandeur d’une valeur de 22,60 Pa.s à un taux de cisaillement de 50 s-1 (≈50 s-1 étant un taux de cisaillement typique expérimenté lors de l’impression 3D)31 . L’encre d’hydro...

Les trois étapes essentielles du présent protocole sont i) développer la bonne composition et des pores de cohérence de l’encre d’hydrogel de cellulose, ii) 3D impression d’échafaudages dans diverses structures avec fidélité de bonne forme et de dimensions et d’iii) démonstration de la propriétés mécaniques dans des conditions simulées de corps pour la régénération du cartilage.

3D imprimés Cellulose poreuse Nanocomposite Hydrogel échafaudages

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...

Il s’agit du premier rapport sur les échafaudages hydrogel nanocellulose imprimés en 3D où nous avons une structure poreuse gradient et des propriétés mécaniques pour imiter les structures naturelles comme cartilage. Les deux principaux avantages de l’utilisation des techniques d’impression 3D sont la personnalisation et la liberté de conception. Cela ouvre une possibilité illimitée de fabriquer des dessins géométriques nouveaux et inexplorés.Ce protocole est convivial, et les nouveaux arrivants peuvent facilement reproduire les résultats. Le choix du logiciel de tranchage et le mouvement de la buse ont un impact significatif sur le produit final. Pour commencer, préparez 40 millilitres d’encre hydrogel en mélangeant 11% par poids CNC, 6% par alginate de sodium de poids, et 12% par gélatine de poids dans un récipient.Chauffer le mélange à 40 degrés Celsius et mélanger à l’aide d’une spatule jusqu’à ce qu’une pâte lisse soit obtenue. Transférer le mélange dans une seringue de 60 millilitres. Ensuite, à l’aide d’une pince mécanique, passer le mélange à travers une série de buses de diamètres différents dans une autre seringue de 60 millilitres.Répétez le processus jusqu’à ce que des filaments d’encre hydrogel soient obtenus en douceur. Centrifugez doucement la seringue remplie de l’encre hydrogel à 4000 fois g pour enlever l’air emprisonné. À partir de la carte SD, sélectionnez les fichiers enregistrés pour les échafaudages de porosité uniformes et dégradés, et commencez à imprimer.Au besoin, ajustez la vitesse et le débit en conséquence. Pour relier l’échafaudage après l’impression 3D est terminé, ajoutez doucement des gouttes de 3% par la solution de chlorure de calcium de poids à l’échafaudage jusqu’à ce qu’il devienne complètement humide. Attends cinq minutes.Transférez très soigneusement l’échafaudage du lit de l’imprimante à un récipient de 50 millilitres rempli de 3 % par solution de chlorure de calcium de poids. Laisse-le toute la nuit. Lavez soigneusement avec de l’eau distillée et transférez l’échafaud dans un récipient de 50 millilitres rempli de 3 % par solution de glutaraldehyde de poids.Laisse-le toute la nuit. Lavez soigneusement et rangez l’échafaud imprimé en 3D dans de l’eau distillée. Pour les tests de compression, remplissez le récipient équipé d’une plaque de base de compression submersible avec deux litres d’eau, et démarrez le système de chauffage pour atteindre 37 degrés Celsius.Initialisez Bluehill Universal Software et configurez la méthode de test. Sélectionnez la géométrie rectangulaire de l’échantillon et choisissez la possibilité d’entrer dans les dimensions avant de tester chaque échantillon. Réglez le taux de contrainte à deux millimètres par minute et à la fin du résultat sous forme de contrainte compressive de 80 % avec une force de 90 newtons.Dans la section Mesure, sélectionnez Force, Déplacement, Stress compressif et Contrainte compressive. Choisissez la possibilité d’exporter des données sous forme de fichiers texte pour les futurs tracés. Réglez le point d’extension zéro en utilisant les commandes de jogging pour abaisser la plaque transversale aussi près que possible de la plaque de base.Mesurer et enregistrer les dimensions des échantillons à tester. Lorsque la température de l’eau atteint 37 degrés Celsius, placez l’échantillon sur la plaque de base. Sécurisez l’échantillon en déplaçant la plaque transversale de sorte qu’elle commence à toucher l’échantillon.Déplacez le bain d’eau vers le haut de sorte que les plaques avec l’échantillon entre elles soient immergées dans l’eau. Entrez le nom et les dimensions de l’échantillon et commencez le test. Une fois le test terminé, déplacez d’abord le bain d’eau vers le bas, puis soulevez la plaque transversale.Retirez l’échantillon et ses morceaux, le cas échéant, nettoyez les deux plaques et chargez un nouvel échantillon. Une fois tous les échantillons testés, exportez les données brutes. Le stress compressif de parcelle par rapport aux courbes de contrainte compressive, et déterminer le module tangente compressif aux valeurs de contrainte de un à 5% et 25 à 30%CNC-based nanocomposite hydrogel encre montre un fort comportement d’amincissement non newtonien de cisaillement avec une baisse de cinq ordre de grandeur de la viscosité apparente.L’encre hydrogel présente un comportement solide viscoélastique, comme le modulus de stockage est un ordre de grandeur supérieur à la perte modulus à faible stress de cisaillement. À de faibles taux de contrainte de un à 5%, le module compressif est similaire pour tous les types d’échafaudages poreux par rapport à l’échafaudage de référence sans porosité, montrant que la nature élastique de l’encre hydrogel est préservée même en présence des macropores. Cependant, à des taux de tension élevés de 25 à 30%, le modulus le plus élevé est obtenu pour l’échafaudage de référence sans porosité.Dès que la taille du pore augmente, le modulus diminue en raison de la diminution de la densité, ce qui indique la relation attendue entre la porosité des échafaudages et les propriétés mécaniques correspondantes. En outre, le module compressif des échafaudages hydrogel 3D augmente à mesure que le taux de compression augmente, présentant et imitant la viscoélasticité des tissus naturels du cartilage. L’homogénéité et le flux continu de l’encre pendant l’impression 3D sont les choses les plus importantes.Cette méthode sera utilisée par les chercheurs pour s’étendre à d’autres domaines d’application en utilisant l’hydrogel nanocellulose comme plate-forme imprimable 3D. Par exemple, nous avons déjà mis au point des hybrides à base de nanocellulose pour la libération contrôlée de médicaments suivant la même procédure.

3d-printed-porous-cellulose-nanocomposite-hydrogel-scaffolds

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JoVE Journal

Bioengineering

Bioingénierie

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Présenté ici est un simple à utiliser, core / coquille, en trois dimensions bioimpression mise en place pour la fabrication en une étape d'échafaudages creux, adapté à l'ingénierie tissulaire de structures vasculaires et autres tubulaires.

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