Name: 3D 인쇄 다공성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 건설 기계 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: 배우세요 3D 프린팅으로 나노셀룰로스 하이드로겔 스캐폴드를 제작하는 방법을. CNC, 알지네이트, 젤라틴을 혼합한 잉크로 연골 재생에 적합한 기계적 특성과 기공 구조를 갖춘 생체재료를 만들 수 있습니다.

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이 연구는 크누트와 앨리스 발 렌 버그 재단 (발 렌 버그 나무 과학 센터), 스웨덴 연구 위원회, VR (Bioheal, DNR 2016-05709 DNR 2017-04254)에 의해 재정적으로 지원 됩니다.

1입니다. 전조의 준비
<ol><li>셀 루 로스 나노 서 스 펜 션의 준비 참고: 셀 룰 로스 나노의 절연 매튜, 보고 절차에 따라 이루어집니다 외30.<ol>
<li>희석 17 wt %의 현 탁 액 2 wt %를 추가 하 여 셀 루 로스 나노 2 L. 믹스 철저 하 게 효율적인 혼합 울트라 쥡니다 및 사용 작은 일괄 처리 (250-300 mL)를 사용 하 여 전체 볼륨을 증류수.</li>
		<li>500-600 바의 압력에는 균질 화기를 통해 sonified 서 스 펜 션 10 번을 전달 합니다. 이 시점에서, 2 wt % 셀 루 로스 나노의 두꺼운 투명 한 젤이 얻어진 다.</li>
		<li>2 wt % 셀 루 로스 나노 젤 24500 x g 1.5 헤 Decant 물 밖으로 모든 30 분 사이에 centrifugations 통해 11 wt %에 집중 한다. 참고: 실험 수 수 일시 중지 여기.</li>
	</ol>
</li>
	<li>매트릭스 단계 준비<ol>
<li>연속 교에서 60 ° C에서 증류수에 6 wt % 나트륨 alginate (SA)의 균질 솔루션을 준비 합니다.</li>
		<li>연속 교에서 60 ° C에서 증류수에 12 wt % 젤라틴 (젤)의 균질 솔루션을 준비 합니다. 참고: 매트릭스 솔루션 20 mL의 볼륨을 준비 하 고 냉장고에 보관.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Crosslinkers의 준비<ol>
<li>연속 교에서 상 온에서 증류수에 3 wt % 칼슘 염화의 솔루션을 준비 합니다.</li>
		<li>연속 교에서 상 온에서 증류수에 3 wt %도 솔루션을 준비 합니다. 참고: 가교 솔루션 50 mL의 볼륨을 준비 하 고 실내 온도에 저장. 공급 업체 정보에 대 한 테이블의 자료 를 참조 하십시오. 실험 여기 일시 중지 될 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2입니다. 하이드로 겔 잉크의 준비
<ol><li>11 wt %CNC, 혼합 하 여 폴리스 티 렌 용기에 하이드로 겔 잉크의 40 mL를 준비 6 wt %SA 고 12 wt % 젤을 젖은 (wt %) 물의 CNC/SA/젤/구성: 6.87/1.50/1.50/90.12.</li>
	<li>부드러운 붙여넣기를 얻을 때까지 주걱으로 40 ° C와 혼합 혼합물이 열.</li>
	<li>60 mL 주사기로 혼합물을 전송 합니다. 기계 클램프의 도움으로 또 다른 60 mL 주사기로 서로 다른 직경을 가진 노즐의 시리즈를 통해 혼합물을 전달 합니다. 하이드로 겔 잉크의 필 라 멘 트를 원활 하 게 밀어낸된 얻을 때까지 프로세스를 반복 합니다. 큰 직경 600 µ m 및 400 µ m 800 µ m의 노즐으로 시작 합니다.</li>
	<li>부드럽게 원심 분리기 (4000 x g) 하이드로 겔 잉크를 제거 하는 주사기 가득 갇혀 있는 공기. 참고: 실험 수 수 일시 중지 여기.</li>
</ol>3입니다. 하이드로 겔의 유 변 학적 특성의 측정
올해로: 부드러운 콘에 판 기하학을 사용 하 여 유 변 학적 특성을 수행 CP25-2-SN7617, 직경 25 mm, 2 ° 공칭 각도 간격 높이 25 ° c.에 0.05 m m
<ol><li>고분자, 공기 압축기 및 온도 제어 상자를 켭니다. 소프트웨어를 초기화 합니다.</li>
	<li>고분자에 측정 도구를 탑재 하 고 0-간격을 설정 합니다.</li>
	<li>약 1 mL의 고분자 플랫폼에 하이드로 겔 잉크를 압출 성형.</li>
	<li>전단 속도의 기능으로 점도 측정 합니다. 0.001부터 1000 전단 속도 범위를 선택 합니다.</li>
	<li>측정 완료 후 제가 플랫폼을 청소 하 고 측정 하는 도구. 1 mL의 고분자 플랫폼에 다시 신선한 하이드로 겔 잉크를 압출 성형.</li>
	<li>스토리지 계수 (G′)와 손실 계수 (G″)을 측정 하는 주파수의 1 Hz. 전단 응력의 함수 10에서 전단 응력 범위 선택 103 7.</li>
	<li>테스트가 완료 되 면 텍스트 파일에 데이터를 복사 하 고 눈금에 유 변 학적 곡선을 플롯.</li>
</ol>4. 3D 인쇄 준비 파일
참고: Cura 2.4.0 소프트웨어 설계 3D 건설 기계 (20 m m3) 숨 구멍의 3 개의 종류를 데 사용 됩니다. 0.6 m m, 1.0 m m의 2 유니폼 공과 3-그라데이션 범위 0.5-1의 숨 구멍의 숨 구멍 1-유니폼 m m.
<ol><li>Thingsinverse.com에서의 고체 큐브 스테레오 리소 그래피 (stl) 파일을 다운로드 하 고 Cura에서 파일을 엽니다.</li>
	<li>로드 된 모델을 클릭 하 고 X/Y/Z 이동: 0/0/0. 클릭 규모, 균일 스케일링 에 대 한 확인란의 선택을 취소 하 고 X/Y/z 치수를 설정: 20/20/20 m m. 클릭 회전 큐브 XY 평면에서 45 ° 회전.</li>
	<li>노즐 및 소재, 측면 패널에 0.4 m m을 선택 하 고 프로 파일을 붙여 넣습니다. 프린터와 완전 한 Discov3ry 를 선택 합니다.</li>
	<li>측면 패널에서 인쇄 설정에 대 한 사용자 지정 을 선택 합니다. 품질 섹션에서 모든 하위 섹션에 대 한 0.2 m m을 입력 합니다. 쉘 섹션에서 모든 하위 섹션에 0 mm를 입력 합니다. 자료 섹션에서 26 ° C 온도 대 한 입력, 1 mm 직경 및 100% 흐름. 속도 섹션에서 인쇄 속도 여행속도 120 m m/s로 30 m m/s를 입력 합니다. 지원 섹션에서 활성화 지원에 대 한 상자를 선택 취소 합니다. 플레이트 접착 빌드 섹션에서 치마를 선택, 치마/테두리 최소길이로 스커트 거리 와 150 m m 3 m m를 입력 합니다.</li>
	<li>균일 한 기 공 크기와 함께 건설 기계에 대 한 0.6 1mm Infill 선 거리 를 입력 하 고 그리드 Infill 패턴을 선택 합니다.</li>
	<li>그라데이션 다공성 건설 기계에 대 한 병합 및 그룹화 도구 사용 됩니다. 로드 된 모델을 클릭 마우스 오른쪽, 여러 모델을 선택, 2를 입력 하 고 확인을 누릅니다. X/Y/Z로 각 모델 규모: 20/20/7 m m. 서로 모델을 놓습니다. 각각 하단, 중간 및 상위 모델, 0.3, 0.5, 0.7 m m Infill 선 거리 를 입력 합니다. 세 모델 (Ctrl + A)를 선택, 마우스 오른쪽 단추로 클릭 하 고 그룹 모델을 클릭 합니다.</li>
	<li>확실히 디지털 (SD) 카드에 모델을 저장 합니다. Cura 자동으로 프린터에서 읽은 gcode로 파일을 저장 합니다.</li>
</ol>5입니다. 3 차원 다공성 건설 기계를 인쇄
<ol><li>노즐 홀더 전송 튜브를 삽입 하 고 그것을 400 µ m 노즐 연결. 빌드 판과 노즐 사이의 정확한 거리를 빌드 접시 수준.</li>
	<li>Centrifuged 주사기 카트리지 로드 하 고 전송 튜브의 다른 쪽을 연결.</li>
	<li>프린터에 SD 카드를 삽입 하 고 빨리 제거 선택한 하이드로 겔 잉크는 노즐에서 돌출 시작 될 때까지 제거 시작. 균질 흐름을 얻기 위해 2-3 분 제거 계속 합니다.</li>
	<li>SD 카드에서 균일 하 고 그라데이션 다공성 건설 기계에 대 한 저장 된 파일을 선택 하 고 인쇄를 시작 합니다. 압출 속도 대 한 감시를 계속. 필요한 경우, 그에 따라 속도 흐름 속도 조정 합니다. 더 작은 숨 구멍 크기에 대 한 낮은 유량 (50 mm/s 및 70%)과 결합 하는 빠른 속도 사용 합니다. 참고: 3D 인쇄 된 건설 기계를 만지지 마십시오.</li>
</ol>6. 3D의 가교 건설 기계 인쇄
<ol><li>3D 인쇄를 완료 한 후 부드럽게 방울 3 wt % CaCl2 의 발판에 완전히 젖은 때까지. 5 분 기다립니다.</li>
	<li>매우 신중 하 게 프린터에서 50 mL 컨테이너 3 wt % CaCl2가득 발판 전송. 밤새 놔 둬.</li>
	<li>증류수와 철저 하 게 세척 하 고 50 mL 컨테이너 3 wt % 글으로 가득 하는 비 계를 전송. 밤새 놔 둬.</li>
	<li>철저 하 게 세척 하 고 증류수에 3D 인쇄 비를 저장.</li>
</ol>7. 압축 시험
참고: 37 ° c.에 물에 100 N 부하 셀 압축 테스트 수행
<ol><li>물 2 리터와 잠수정 압축 베이스 플레이트를 갖춘 컨테이너를 37 ° c.를 도달 하는 난방 시스템 시작</li>
	<li>블루힐 범용 소프트웨어를 초기화 하 고 테스트 메서드를 설정 합니다. 직사각형 견본 형상을 선택 하 고 각 샘플을 테스트 하기 전에 치수를 입력 하는 옵션을 선택 하십시오.  90 N 힘 함께 80% 압축 변형으로 2 mm/min 및 결과의 끝에 변형 속도 설정 합니다.</li>
	<li>측정 섹션에서 힘, 변위, 응력 및 압축 긴장을 선택 합니다. 미래의 계획에 대 한 텍스트 파일로 데이터를 내보내는 옵션을 선택 합니다.</li>
	<li>크로스 플레이트 받침판에 최대한 가까이 낮은 조그 컨트롤을 사용 하 여 확장 영점을 설정 합니다.</li>
	<li>측정 하 고 테스트 샘플의 크기를 참고.</li>
	<li>물 온도 37 ° c에 도달 하면, 베이스 플레이트에 샘플을 놓습니다.  샘플을 터치를 시작 하도록 크로스 플레이트를 이동 하 여 샘플 보안.</li>
	<li>샘플 사이와 접시 들에 몰입 하는 물 목욕, 이동 물.</li>
	<li>샘플 이름 및 크기를 입력 합니다. 테스트를 시작 합니다.</li>
	<li>테스트가 완료 되 면 먼저 물 목욕 이동한 다음 크로스 플레이트를 인상 합니다.</li>
	<li>두 접시를 청소 하 고 새로운 샘플을 로드 하는 경우 샘플와 그것의 조각을 제거 합니다.</li>
	<li>모든 샘플 테스트 후 원시 데이터를 내보냅니다. 압축 변형 률 곡선 및 응력을 플롯 하 고 1-5% 및 25-30%의 변형 값에서 압축 탄젠트 계수를 결정 합니다. 참고: 큰 구멍 편지지 받침판을 직면 하는 방식에 그라데이션 큐브를 놓습니다. 먼저 그립 사이 비 계를 장악 하 고 시작/중지 측정.</li>
</ol>

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저자는 공개 없다.

3D 인쇄는 하이드로 겔 잉크의 적합 한 유 변 학적 특성을 요구 한다. 고 점도 잉크는 저 점도 잉크 압출 후 그 모양을 유지 하지 하는 동안 그것의 압출에 대 한 극단적인 압력 필요 합니다. 하이드로 겔 잉크의 점도 재료의 집중을 통해 제어할 수 있습니다. 우리의 이전 작품11에 비교 하 여 하이드로 겔 잉크의 고체 콘텐츠 집중된 하이드로 겔 잉크 인쇄 비의 해상도 개선 하는 데 도움이 결과로 9.9 wt %5.4에서 증가 된다. 그것은, 긴 유연한 CNFs 달리 CNCs 같은 엄밀한 막대 주어진된 점도 물리적 얽 힘14의 휴무 때문에 더 높은 고체 내용으로 잉크를 생산할 수 있는 언급 수 있습니다. 전이성에 영향을 주는 다른 중요 한 측면은 잉크의 동질성. 그것은 그 행렬 단계 CNCs의 균질 혼합 촉진 40 ° C의 온도에서 하이드로 겔 잉크를가 열을 지적 했다. 더 하이드로 겔 잉크의 부드러움을 보장 하기 위해, 그것은 노즐, 맨먼저 ...

셀 루 로스는 β의 선형 사슬 (1-4) 연결 된 D-포도 당 단위로 구성 된 다 당 류 이다. 지구상에서 가장 풍부한 천연 폴리머 이며 다양 한 해양 동물 (예를 들어, tunicates), 식물 (예를 들어, 나무, 면, 밀 짚), 조류 (예: Valonia), 버섯, 심지어 아메바 (원생 동물 등의 세균성 소스 등에서 추출 )1,2. 셀 루 로스 nanofibers (CNF) 및 셀 루 로스 나노 나노에 하나 이상의 차원 (CNC) 기계 및 셀 룰 로스에서 산 가수분해를 통해 얻을 수 있습니다. 그들은 뿐만 아니라 셀 룰 로스, 화학 수정, 낮은 독성, 생체 적합성, 생 분해성 및 재생, 잠재력 등의 속성을가지고 있지만 나노 특성 높은 특정 표면 영역 처럼 높은 기계적 성질 유 변 학적 및 광학 속성. 이러한 매력적인 속성 만든 CNFs 고 CNCs 생명 의학 어플리케이션에 적합, 3 차원 (3D)의 형태로 주로 히드로 투어3. 이러한 건설 기계 제어 기 공 구조와 상호 다공성 사용자 지정된 크기를 필요합니다. 우리의 그룹 및 다른 3 차원 다공성 섬유 나노 복합 재료 주조, 전기 및4,,56,,78동결을 통해 준비를 보고 있다. 그러나, 기 공 구조에 제어 하 고 복잡 한 형상의 제조 하지 이러한 전통적인 기법을 통해 이루어집니다.
3D 인쇄는 3D 개체가 만들어집니다 레이어 레이어 잉크9의 컴퓨터 제어 증 착을 통해 첨가제 제조 기술,입니다. 전통적인 기술을 통해 3D 인쇄의 장점은 디자인 자유, 제어 매크로 마이크로 크기, 복잡 한 아키텍처, 사용자 지정 및 재현성의 제조를 포함 한다.  또한, CNFs 및 CNCs의 3D 인쇄 제공 나노 입자의 전단 유도 정렬 방향, 그라데이션 다공성 선호와 3D bioprinting10,,1112, 를 쉽게 확장할 수 있습니다. 13 , 14 , 15. 최근, 3D 인쇄 하는 동안 정렬 되었습니다 CNCs의 역학 보고16,17. 3D 인쇄 된 조직 및 장기 선택과 살아있는 세포 및 성장 인자 농도 캐리어 잉크, 인쇄 압력 및 노즐 직경18의 구성 등 관련된 과제에도 불구 하 고 bioprinting의 분야에서 발전 활성화는 ,,1920.
다공성 및 압축 강도 연골 재생 장비의 그것의 효율성과 성능을 결정 하는 중요 한 속성이 있습니다. 기 공 크기 접착, 차별화, 그리고 영양분과 신진 대사 폐기물21의 교환에 관해서는 뿐만 아니라 세포의 확산에 대 한 중요 한 역할을 한다. 그러나 이상적인 값으로 간주 될 수 있는 더 확실 한 기 공 크기, 일부 연구 보여 높은 bioactivity 작은 숨 구멍을가지고 다른 보여 더 큰 숨 구멍을가지고 더 나은 연골 재생 하는 동안. Macropores (< 500 µ m) micropores (150-250 µ m) 셀 첨부 및 더 나은 기계적 성질22,23을 용이 하 게 하는 동안 조직 강화, 영양 공급 및 폐기물 제거를 용이 하 게. 이식된 비 계 처리의 시간에서 충분 한 기계적 무결성 있어야 이식 및 원하는 목적 완료 될 때까지. 자연 관절 연골에 대 한 집계 압축 계수 0.1-2의 범위에서 이기 위하여 보고 되 나이, 성별 및 테스트 위치4,,2425,26,27에 따라 MPa ,,2829.
우리의 이전 작품11, 3D 인쇄는 강화 CNCs 나트륨 alginate과 젤라틴의 매트릭스에 포함 된 하이드로 겔 잉크에서 이중 가교 된 폴리머 네트워크 (IPN) 큐브처럼의 다공성 bioscaffolds 조작 하 사용 되었다. 3D 인쇄 통로 균일 하 고 그라데이션 기 공 구조 (80-2,125 µ m) 나노 인쇄 방향으로 (방향 61-76%의 정도) 선호 방향 3D 건설 기계를 달성 하기 위해 최적화 되었다. 여기, 우리 존재의 연속 작업과 3D의 기계적 성질에 다공성의 효과 시뮬레이션된 신체 조건 건설 기계 히드로 인쇄 하는 방법을 보여 줍니다. 여기, 사용 CNCs cytocompatible 및 비-독성 (즉, 세포 성장 보육의 15 일 후에 확인 된30) 우리가 이전 알려졌다. 또한, 건설 기계 동결 사용 하 여 동일한 CNCs 나트륨 alginate와 젤라틴 보여주 높은 다공성, 인산 염 버퍼 염 분 및 중간 엽 줄기 세포5으로 cytocompatibility의 높은 통풍 관을 통해 준비. 이 작품의 목표는 하이드로 겔 잉크 처리, 다공성 장비의 3D 인쇄 및 압축 테스트입니다. 처리 경로의 회로도 그림 1에 표시 됩니다.

<table><tbody><tr><td>60 mL 주사기</td><td>Structur3D 프린팅</td><td></td><td></td></tr><tr><td>알긴산 나트륨 염</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9005-38-3</td><td></td></tr><tr><td>무수 염화칼슘</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td></td></tr><tr><td>클램프, 3갈래, Talon</td><td>VWR</td><td>241-0404</td><td>102 mm, 이중 조정 클램프, 대형, 클램프 확장 127 mm</td></tr><tr><td>Cura 2.4.0</td><td>Ultimaker</td><td></td><td>무료 슬라이싱 소프트웨어</td></tr><tr><td>Discov3ry Complete</td><td>Structur3D 프린팅</td><td></td><td>Ultimaker 2+ 3D 프린터, 소 피부의 Discov3ry 페이스트 압출기</td></tr><tr><td>젤라틴</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9000-70-8</td><td></td></tr><tr><td>글루타르알데히드 용액 50 wt. % in H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>111-30-8</td><td></td></tr><tr><td>homogenizer</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, 100 N 로드셀, 37 &deg; C,</td></tr> <tr><td>Physica MCR 301 레오미터</td><td>Anton Paar</td><td></td><td>CP25-2-SN7617, 갭 높이 0.05mm, 25&deg; C</td></tr><tr><td>Sorvall Lynx 6000 원심분리기</td><td>AB Ninolab</td><td>s/n 41881692</td><td>F12-rotor (6x500 ml)</td></tr><tr><td>스테인리스 스틸 노즐</td><td>Structur3D 프린팅</td><td></td><td>800, 600 및 400 &micro; m</td></tr><tr><td>thingsinverse</td><td>메이커봇&</td><td></td><td>nbsp; stl 파일 형태의 3D 인쇄 가능한 것들 공유 및 다운로드</td></tr><tr><td>울트라 초음파 처리</td><td>Qsonica, LLC</td><td>Q500</td><td></td></tr><tr><td>껍질을 벗기지 않은 나무 칩</td><td>노르웨이 가문비 나무 (Picea abies)</td><td></td> <td>건조 물질 함량 50&ndash; 55%</td></tr></tbody></table>

3d 인쇄 다공성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 건설 기계

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

이 작품은 제어 기 공 구조와 기계적 특성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 잉크를 사용 하 여 다공성 입방 건설 기계를 생산 하는 3 차원 (3D) 인쇄의 사용을 보여줍니다. 셀 루 로스 나노 (CNCs, 69.62 wt %) 3D는 균일 하 고 그라데이션 기 공 구조 (110-1, 100 µ m) 건설 기계에 인쇄와 매트릭스 (나트륨 alginate와 젤라틴) 기반으로 하이드로 겔 잉크 개발 되었다. 건설 기계 보였다 압축 계수 0.45 0.20의 범위에서 MPa에서 테스트 했을 때 시뮬레이션 (37 ° C에서 증류수)에서 vivo에서 조건. 기 공 크기와 연골 재생 응용 프로그램에 필요한 요구 사항을 일치 하는 3D 장비의 압축 계수. 이 작품은 선구자의 농도 의해 잉크의 일관성을 제어할 수 있는 다공성 3D 인쇄 과정에 의해 통제 될 수 있다 하 고 보여 줍니다 답례로 기계를 정의 하는 이러한 요인의 모두는 3D의 속성 인쇄 다공성 하이드로 겔 비 계입니다. 이 가공 방법 따라서 환자의 특정 필요에 따라 구조적으로 compositionally 사용자 정의 건설 기계 조작에 사용할 수 있습니다.

CNCs 기반 나노 하이드로 겔 잉크 강한 비 뉴턴 전단 숱이 동작 (그림 2를) 보여 줍니다. 1.55 × 105 Pa.s 낮은 전단 속도 (0.001 s-1)의 명백한 점도 5 비교 22.60 Pa.s 50 s-1 ≈50의-1 일반적인 전단 속도 3D 인쇄 중 경험된 되 고 전단 속도에서 값에 의해 상품31 . 저장 모듈러스 G로 점 탄성 고체 행동을 전시 하는 하이드로 겔 잉크 ' (4.42 × 107 Pa) 손실 모듈러스 G 보다 큰 크기 순서는 ' (8.26 × 106 Pa) 낮은 전단 응력, 잘 정의 된 동적 항복 응력 값에 (G'= G ') 5.59 × 104 암 (그림 2b</strong...

이 프로토콜의 3 개의 중요 한 단계는 i) 개발 올바른 구성 및 일관성 ii) 3D로 다양 한 장비의 인쇄 셀 루 로스 히드로 잉크의 기 공 구조 좋은 모양 충실도 및 치수와 iii)의 데모는 연골 재생에 대 한 시뮬레이션 된 신체 조건에서 기계적 속성.

3D 인쇄 다공성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 건설 기계

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

이것은 우리가 연골으로 자연 구조를 모방하는 그라데이션 모공 구조와 기계적 특성을 가지고 3D 인쇄 나노 셀룰로오스 하이드로겔 스캐폴드에 대한 첫 번째 보고서입니다. 3D 프린팅 기술을 사용하는 두 가지 주요 장점은 사용자 지정 및 설계 자유입니다. 이를 통해 새롭고 미개척 기하학적 인 디자인을 제작 할 수있는 무한한 기회가 열립니다.이 프로토콜은 사용자 친화적이며 신규 이민자는 결과를 쉽게 재현할 수 있습니다. 슬라이싱 소프트웨어와 노즐 무브먼트의 선택은 최종 제품에 큰 영향을 미칩니다. 우선, 무게 CNC에 의해 11%, 무게 알기네이트6%, 용기에 12%의 중량 젤라틴을 혼합하여 40밀리리터의 하이드로겔 잉크를 준비하십시오.혼합물을 섭씨 40도로 가열하고 매끄러운 페이스트를 얻을 때까지 주걱과 섞습니다. 혼합물을 60밀리리터 주사기로 옮킨다. 다음으로, 기계 클램프의 도움으로, 다른 60 밀리리터 주사기에 다른 직경이 있는 일련의 노즐을 통해 혼합물을 전달합니다.하이드로겔 잉크의 부드럽게 압출 된 필라멘트가 얻어질 때까지 프로세스를 반복하십시오. 하이드로겔 잉크로 채워진 주사기를 4, 000배g의 부드럽게 원심분리하여 갇힌 공기를 제거합니다. SD 카드에서 균일하고 그라데이션 다공성 스캐폴드용 저장된 파일을 선택하고 인쇄를 시작합니다.필요한 경우 속도와 유속을 적절히 조정합니다. 3D 프린팅이 완료된 후 스캐폴드를 교차 연결하려면 무게에 의해 3%의 방울을 스캐폴드에 부드럽게 추가하여 완전히 젖게 됩니다. 5분 간 기다립니다.매우 신중하게 무게 칼슘 염화 용액에 의해 3 %로 채워진 50 밀리리터 용기에 프린터 침대에서 비계를 전송합니다. 하룻밤 을 둡니다. 증류수로 철저히 세척하고 비계를 중량으로 3%로 채워진 50밀리리터 용기로 옮겨 줍니다.하룻밤 을 둡니다. 3D 프린팅 스캐폴드를 증류수에 보관하십시오. 압축 테스트를 위해 잠수정 압축 베이스 플레이트가 장착된 용기를 2리터의 물로 채우고 가열 시스템을 시작하여 섭씨 37도에 도달합니다.블루힐 유니버설 소프트웨어를 초기화하고 테스트 방법을 설정합니다. 직사각형 표본 형상을 선택하고 각 샘플을 테스트하기 전에 치수를 입력하는 옵션을 선택합니다. 90 뉴턴 힘과 함께 80%의 압축 변형으로 분당 2밀리미터의 변형률과 결과 종료를 설정합니다.측정 섹션에서 힘, 변위, 압축 응력 및 압축 변형을 선택합니다. 향후 플롯을 위한 텍스트 파일로 데이터를 내보낼 옵션을 선택합니다. 조그 컨트롤을 사용하여 베이스 플레이트에 가능한 한 가까운 크로스헤드 플레이트를 낮춥니다.테스트할 샘플의 치수를 측정하고 기록합니다. 수온이 섭씨 37도에 도달하면 샘플을 베이스 플레이트에 놓습니다. 샘플을 터치하기 시작할 수 있도록 크로스 헤드 플레이트를 이동하여 샘플을 확보합니다.수조를 위로 이동하여 샘플이 있는 접시가 물에 담그도록 합니다. 샘플 이름과 치수를 입력하고 테스트를 시작합니다. 시험이 완료되면 먼저 수조를 아래로 이동한 다음 크로스헤드 플레이트를 올립니다.샘플과 조각을 제거하고 있는 경우 플레이트를 모두 청소하고 새 샘플을 로드합니다. 모든 샘플을 테스트한 후 원시 데이터를 내보냅니다. 압축 응력 대 압축 균주 곡선을 플롯하고, 1 ~5%와 25 ~30%의 CnCs 기반 나노 복합 하이드로겔 잉크의 변형값에서 압축 접선 계수를 결정하여 명백한 점도의 5배 의 크기 하락을 가진 강력한 비뉴턴 전단 숱이 동작을 나타낸다.하이드로겔 잉크는 낮은 전단 응력에서 손실 계둘루보다 큰 크기의 순서이기 때문에 점탄성 고체 동작을 나타낸다. 1~5%의 낮은 변형률에서 압축 계수는 다공성이 없는 기준 스캐폴드와 비교하여 모든 유형의 다공성 스캐폴드와 유사하며, 이는 거시포가 있는 경우에도 하이드로겔 잉크의 탄성 특성이 보존된다는 것을 보여준다. 그러나, 25~30%의 높은 균주율에서 가장 높은 계수는 다공성 없이 기준 비계에 대해 얻어진다.모공 크기가 증가하자마자 밀도 감소로 인해 계골이 감소하여 비계의 다공성과 해당 기계적 특성 사이의 예상 관계를 나타냅니다. 더욱이, 3D 하이드로겔 스캐폴드의 압축 계수는 압축속도가 증가함에 따라 증가하여 천연 연골 조직의 점성을 나타내고 모방한다. 3D 프린팅 중 잉크의 균일하고 지속적인 흐름이 가장 중요합니다.이 방법은 3D 인쇄 가능한 플랫폼으로 나노 셀룰로오스 하이드로겔을 사용하여 다른 응용 분야로 확장하는 연구원에 의해 사용됩니다. 예를 들어, 우리는 이미 동일한 절차에 따라 제어 약물 방출을위한 나노 셀룰로오스 기반 하이브리드를 개발했습니다.

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

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

bioprinter는 희생 형에 따라 패턴 하이드로 겔을 만드는 데 사용되었다. 폴록 사머 형은 두 번째 히드로 겔로 채워질 그리고 세 번째 하이드로 겔로 채워졌다 빈 공간을 남겨 용출되었다. 이 방법은 생체 고분자의 복잡한 구조를 생성하는 빠른 용출과 폴록 사머의 좋은 인쇄 적성을 사용합니다.

모방의 창조 3D 세포 배양을위한 두 구성 요소 히드로 겔에 대한 Thermoresponsive 역 금형 인쇄

Cartesian bioprinter는 정밀하고 재현 가능한 형상으로 다중 재료 증착을 허용하는 동시에 환경 요인을 제어할 수 있도록 설계 및 제작되었습니다. 3차원 바이오프린터를 사용하면 복잡하고 실행 가능한 구조를 인쇄하고 쉽게 복제할 수 있습니다.

세 디스펜서 데카르트 프린터 사용 Bioprinted 세포를 구축의 생존

우리는 독립형 형태로 조립 및 조작할 수 있는 간단한 프로세스를 사용하여 미세 패턴화된 하이드로겔 시트의 제작을 설명합니다. 이러한 모듈식 하이드로겔 시트를 사용하면 제어된 세포 미세환경으로 간단한 매크로 스케일 3D 세포 배양 시스템을 생성할 수 있습니다.

미세 패턴 매크로 스케일 3D 셀룰러 아키텍처 모듈 형 하이드로 겔 시트의 건설

이 원고는 새로운 3차원 간세포 배양 플랫폼, 역콜로이드 결정 골격 및 간세포 거동을 평가하기 위한 수반되는 기술의 제작을 위한 자세한 프로토콜을 제시합니다. 크기 조절 가능한 기공, 상호 연결성 및 세포 외 기질 단백질을 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG) 골격에 접합하는 능력은 Huh-7.5 세포 성능을 향상시킵니다.

반전 콜로이드 결정체 폴리 (에틸렌 글리콜) 비계의 제작 : 간 조직 공학을위한 삼차원 세포 배양 플랫폼

여기에 제시된 것은 혈관 및 기타 관 구조의 조직 공학에 적합한 중공 비계의 한 단계 제작을 위한 사용이 간편한 코어/쉘, 3차원 생체 인쇄 설정입니다.

관 구조의 조직 공학을 위한 코어/쉘 인쇄 비계

이 프로토콜은 결정성 나노셀룰로오스(CNC)/아가로즈 복합 하이드로겔 생체재료 잉크를 마우스 골수 유래 마스트 세포와 함께 세포 표면 수용체의 세포 생존성 및 표현성 발현, 키트(CD117) 및 고친화도 이에 수용체(FcθRI)의 생체 적합성을 신속하게 평가하는 방법을 강조한다.

골수 유래 마스트 세포 배양을 위한 결정성 나노셀룰로오스 내장 아가로즈 생물재료 잉크의 제조

상보적인 반응성 그룹을 갖는 마이크로겔 로드는 수용액에서 상호 연결될 수 있는 능력을 가진 마이크로유체공학을 통해 생산됩니다. 아니소메트릭 마이크로젤은 구형 기반 시스템에 비해 더 큰 기공을 가진 안정적인 구조물로 막히고 상호 연결됩니다. GRGDS-PC로 변형 된 마이크로 겔은 세포 배양에 사용할 수있는 거대 다공성 3D 구조물을 형성합니다.

마이크로젤 로드의 상호 연결된 거대 다공성 3D 스캐폴드

이 기사에서는 미세유체 장치를 사용한 고처리량 젤라틴 메타크릴로일 마이크로겔 제조, 마이크로젤을 부유 가능한 분말(마이크로 에어로젤)로 변환, 마이크로겔의 화학적 조립을 위한 입상 하이드로겔 스캐폴드, 3D 바이오프린팅을 위한 미세 다공성이 보존된 입상 하이드로겔 바이오잉크 개발에 대해 설명합니다.

젤라틴 메타크릴로일 과립형 하이드로겔 스캐폴드: 고처리량 마이크로겔 제조, 동결건조, 화학 조립 및 3D 바이오프린팅

이 연구는 자가 치유 어닐링 가능한 입자-세포외 기질 복합체 내부의 신경 줄기 세포의 자유형 임베디드 3D 프린팅을 위한 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 높은 충실도로 상호 연결된 인간 신경 조직 구조의 프로그래밍 가능한 패터닝을 가능하게 합니다.

인간 신경 구조물의 임베디드 3D 프린팅을 위한 마이크로겔-세포외 기질 복합체 지원

이 연구는 새로운 κ-carrageenan 서브 마이크로겔 현탁액 수조를 소개하여 놀라운 가역적 재밍-언재밍 전이 특성을 보여줍니다. 이러한 특성은 임베디드 3D 바이오프린팅에서 생체 모방 조직 및 장기를 구성하는 데 기여합니다. 고해상도와 세포 성장으로 심장/식도 유사 조직의 성공적인 프린팅은 고품질 바이오프린팅 및 조직 공학 응용 분야를 보여줍니다.

κ-Carrageenan Sub-Microgel Medium을 사용한 조직 유사 구조의 임베디드 바이오프린팅

배우세요 3D 프린팅으로 나노셀룰로스 하이드로겔 스캐폴드를 제작하는 방법을. CNC, 알지네이트, 젤라틴을 혼합한 잉크로 연골 재생에 적합한 기계적 특성과 기공 구조를 갖춘 생체재료를 만들 수 있습니다.

3D 인쇄 다공성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 건설 기계

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