Name: 3D impresso celulose porosa nanocompósitos Hydrogel andaimes (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: Aprenda a criar andaimes de hidrogel de nanocelulose impressos em 3D com estruturas porosas gradientes que imitam propriedades mecânicas da cartilagem natural. Este protocolo amigável permite personalizar designs geométricos inovadores para engenharia de tecidos.

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Este estudo é suportado financeiramente por Knut e Alice Wallenberg Foundation (centro de ciência de Wallenberg em madeira), Conselho de pesquisas sueco, VR (Bioheal, 05709-DNR 2016 e 2017 DNR-04254).

1. preparação de precursores
<ol><li>Preparação da suspensão de nanocristais de celulose Nota: O isolamento dos nanocristais de celulose é feito de acordo com o procedimento relatado por Mathew, et al30.<ol>
<li>Diluído 17 wt % suspensão de nanocristais de celulose para 2% em peso, adicionando água destilada para fazer um volume total de 2 L. Mix completamente usando ultra sonication e uso lotes menores (250-300 mL) para a mistura eficiente.</li>
		<li>Passe a suspensão sonified através do homogenizador 10 vezes a uma pressão de 500-600 bar. Neste ponto, um gel transparente grosso de 2 wt % celulose nanocristais é obtido.</li>
		<li>Concentre-se 2 celulose de % wt nanocristais do gel para 11% em peso através de centrifugações a 24.500 x g durante 1,5 h. decantar a água para fora entre cada 30 min. Nota: Experimento pode ser uma pausa aqui.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação das fases da matriz<ol>
<li>Prepare uma solução homogênea de 6 wt % de alginato de sódio (SA) em água destilada a 60 ° C, sob agitação contínua.</li>
		<li>Prepare uma solução homogênea de 12 wt % de gelatina (Gel) em água destilada a 60 ° C, sob agitação contínua. Nota: Preparar um volume de 20 mL para soluções de matriz e guarde na geladeira.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação de crosslinkers<ol>
<li>Prepare a solução de 3 wt % cloreto de cálcio em água destilada à temperatura ambiente sob agitação contínua.</li>
		<li>Prepare a solução de 3 wt % de glutaraldeído em água destilada à temperatura ambiente sob agitação contínua. Nota: Preparar um volume de 50 mL para soluções de reticulação e armazenar em temperatura ambiente. Consulte a Tabela de materiais , para obter informações do fornecedor. Experimento pode ser pausado aqui.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. preparação do hidrogel tinta
<ol><li>Prepare-se 40 mL de tinta de hidrogel em um recipiente de poliestireno através da mistura de 11% em peso do CNC, 6 wt % SA e 12 wt % Gel para obter um molhado (% em peso) composição do CNC/SA/Gel/água: 6.87/1.50/1.50/90.12.</li>
	<li>Aqueça a mistura de 40 ° C e misturar com uma espátula até obter uma pasta lisa.</li>
	<li>Transfira a mistura em uma seringa de 60 mL. Passe a mistura através de uma série de bicos com diâmetros diferentes em outra seringa de 60 mL, com a ajuda de fixação mecânica. Repita o processo até filamentos lisamente extrudidos de hidrogel tinta são obtidos. Comece com bocal com diâmetro maior de 800 µm, seguido por 600 µm e 400 µm.</li>
	<li>Delicadamente centrífuga (4.000 x g) a seringa preenchida com tinta de hidrogel para remover presos ar. Nota: Experimento pode ser uma pausa aqui.</li>
</ol>3. medição de propriedades reológicas de hidrogel
NTE: Realizar as propriedades reológicas por meio de uma geometria cone-na-cabeça lisa, CP25-2-SN7617, diâmetro 25mm, 2 ° nominal ângulo e altura lacuna 0,05 mm a 25 ° C.
<ol><li>Ligue o rheometer, compressor de ar e caixa de controle de temperatura. Inicialize o software.</li>
	<li>Monte o instrumento de medição no rheometer e ajustar distância do zero.</li>
	<li>EXTRUDE aproximadamente 1 mL da tinta para a plataforma rheometer hidrogel.</li>
	<li>Medir a viscosidade em função da taxa de cisalhamento. Selecione o intervalo de taxa de cisalhamento de 0.001 a 1.000.</li>
	<li>Após a medição, limpe a plataforma rheometer e ferramenta de medição. EXTRUDE 1ml de tinta fresca hidrogel novamente na plataforma rheometer.</li>
	<li>Medir o módulo de armazenamento (G′) e módulo de perdas (G″) como uma função da tensão de cisalhamento em uma frequência de 1 Hz. Selecione o intervalo de tensão de cisalhamento de 103 107.</li>
	<li>Uma vez que os testes sejam concluídos, copie os dados para arquivo texto e plotar curvas reológicas em escala logarítmica.</li>
</ol>4. preparação para impressão 3D de arquivo
Nota: O software de Cura 2.4.0 é usado para projetar andaimes 3D (20 mm3) tendo três tipos de poros. 1-uniforme poros de 0.6 mm, 2-uniforme poros de 1,0 mm e 3-gradiente poros do intervalo de 0,5-1 mm.
<ol><li>Baixar arquivo de estereolitografia (stl) de um cubo sólido de thingsinverse.com e abra o arquivo em Cura.</li>
	<li>Clique o modelo carregado e movê-lo para X/Y/Z: 0/0/0 mm. clique em escala, desmarque a caixa para dimensionamento uniforme e definir as dimensões de X/Y/Z: 20/20/20 mm. clique em girar e girar o cubo em 45 ° no plano XY.</li>
	<li>No painel lateral, no bocal & Material, selecione 0,4 mm e cole no perfil. Selecione Discov3ry completa como a impressora.</li>
	<li>No painel lateral, selecione Custom para Configuração de impressão. Sob a seção de qualidade , digite 0,2 mm para todas as sub seções. Sob a seção de Shell , digite 0 mm para todas as sub seções. Sob a seção de Material , digite 26 ° C de temperatura, 1 mm de diâmetro e 100% de fluxo. Sob a seção de velocidade , digite 30 mm/s como Velocidade de impressão e 120 mm/s como Velocidade de viagem. Sob a seção de suporte , desmarque a caixa para Ativar o suporte. Sob a seção de Construir a aderência de placa , selecione saia, digite 3 mm como Distância de saia e 150 mm como o comprimento da saia/Brim mínimo.</li>
	<li>Para andaimes com tamanho de poro uniforme, entre 0,6 ou 1 mm de Distância de linha de preenchimento e selecione o Padrão de preenchimento de grade.</li>
	<li>Para andaimes de porosidade gradiente, mesclando e ferramenta de agrupamento é usado. Botão direito do mouse o modelo carregado, selecione Vários modelos, digite 2 e pressione Okey. Escala de cada modelo como X/Y/Z: 7/20/20 mm. Coloque os modelos em cima do outro. Digite Infill linha distância como 0.3, 0.5 e 0.7 mm para o modelo inferior, médio e superior, respectivamente. Selecione todos os três modelos (Ctrl + A), botão direito do mouse e clique em Modelos de grupo.</li>
	<li>Salve os modelos do cartão de certeza Digital (SD). Cura, automaticamente, salve o arquivo como gcode que é lido pela impressora.</li>
</ol>5. 3D impressão porosas andaimes
<ol><li>Insira o tubo de transferência o bocal e conectá-lo 400 µm de bocal. Nivele a placa de compilação para obter a distância correta entre a placa de compilação e o bocal.</li>
	<li>Carregar a seringa centrifugada no cartucho e conectá-lo ao outro lado do tubo de transferência.</li>
	<li>Insira o cartão SD na impressora, selecione limpar rápido e começar a purgar a tinta de hidrogel, até que ele começa a extrusão do bocal. Continue a purga para 2-3 minutos obter um fluxo homogêneo.</li>
	<li>O cartão SD, selecione os arquivos gravados para andaimes de porosidade uniforme e gradiente e iniciar a impressão. Fique de olho na taxa de extrusão. Se necessário, ajuste a taxa de fluxo e velocidade em conformidade. Para o menor tamanho do pore, maior velocidade de uso combinado com baixa taxa de fluxo (50 mm/s e 70%). Nota: Não toque os andaimes impressos 3D.</li>
</ol>6. a reticulação de 3D impresso andaimes
<ol><li>Após concluir a impressão 3D, delicadamente adicione gotas de 3 wt % de CaCl2 para o cadafalso até que se torne completamente molhada. Espere por 5 min.</li>
	<li>Transferi com muito cuidado o andaime da impressora para um recipiente de 50 mL com 3 wt % de CaCl2. Deixá-lo durante a noite.</li>
	<li>Lavar cuidadosamente com água destilada e transferir o andaime para um recipiente de 50 mL com 3 glutaraldeído de wt %. Deixá-lo durante a noite.</li>
	<li>Lave bem e armazenar o andaime 3D impresso em água destilada.</li>
</ol>7. teste de compressão
Nota: Executar testes de compressão com célula de carga 100 N na água a 37 ° C.
<ol><li>Encher o recipiente equipado com placa de base de compressão submersível com 2 L de água e inicie o sistema de aquecimento para alcançar a 37 ° C.</li>
	<li>Inicializar o software de Bluehill Universal e configurar o método de teste. Selecione a geometria retangular espécime e escolher a opção de inserir dimensões antes de testar cada amostra.  Defina a taxa de deformação de 2 mm/min e o fim do resultado como 80% tensão compressiva juntamente com a força de 90 N.</li>
	<li>Na seção de medição , selecione força, deslocamento, tensão de compressão e tensão compressiva. Escolha a opção de exportar dados como arquivos de texto para plotagem de futuro.</li>
	<li>Defina o ponto zero extensão usando os controles de jog para abaixar a placa do crosshead tão perto como possível à placa de base.</li>
	<li>Meça e anote as dimensões das amostras a serem testadas.</li>
	<li>Quando a temperatura da água atinge 37 ° c, coloca a amostra na placa base.  Fixe a amostra, movendo a placa do crosshead, para que ele começa a tocar a amostra.</li>
	<li>Subir o banho de água, para que as placas com meio amostra eles estão imersos em água.</li>
	<li>Digite dimensões e nome de amostra. Inicie o teste.</li>
	<li>Após concluir o teste, primeiro mover o banho de água para baixo e em seguida levante a placa do crosshead.</li>
	<li>Retire a amostra e suas peças, se houver, limpe ambas as placas e carregar uma nova amostra.</li>
	<li>Depois de todas as amostras são testadas, exporte os dados brutos. Plotar o esforço compressivo vs curvas deformação compressiva e determinar o módulo de elasticidade tangente compressivo em valores de tensão de 15% e 25-30%. Nota: Coloque o cubo gradiente de tal forma que os furos maiores enfrentam a placa base de artigos de papelaria. Primeiro segurar o andaime entre as alças e em seguida iniciar/parar a medição.</li>
</ol>

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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Impressão 3D requer Propriedades reológicas adequadas da tinta hidrogel. A tinta de alta viscosidade exigirá pressões extremas para sua extrusão enquanto tinta de baixa viscosidade não manterá sua forma após a extrusão. A viscosidade da tinta hidrogel pode ser controlada através da concentração dos ingredientes. Em comparação com o nosso trabalho anterior11, o teor de sólidos da tinta hidrogel é aumentou de 5,4 para 9,9% em peso resultando em hidrogel concentrada a tinta que ajuda a melhorar a res...

A celulose é um polissacarídeo que consiste de cadeias lineares de β (1-4) unidades de D-glicose ligadas. É o polímero natural mais abundante na terra e é extraído de uma variedade de fontes, incluindo fontes bacterianas, como até mesmo ameba (protozoários, fungos e algas (por exemplo, Valonia), plantas (por exemplo, madeira, algodão, palha de trigo) e animais marinhos (por exemplo, tunicados) )1,2. Nanofibras de celulose (CNF) e nanocristais de celulose (CNC) ao menos uma dimensão na escala nanométrica são obtidos através de tratamentos mecânicos e hidrólise ácida de celulose. Eles não só possuam as propriedades de celulose, tais como potencial de modificação química, baixa toxicidade, biocompatibilidade, biodegradável e renovável, mas também tem características de nanoescala como alta área de superfície específica, altas propriedades mecânicas , propriedades reológicas e ópticas. Essas propriedades atraentes fizeram CNFs e CNCs apropriado para aplicações biomédicas, principalmente sob a forma de 3-dimensional (3D) hidrogel moldes3. Estes andaimes requerem dimensões personalizadas com porosidade controlada estrutura e porosidade interligada. O nosso grupo e outros relataram 3D celulose porosa nanocompósitos preparados através de fundição, eletrofiação e liofilização4,5,6,7,8. No entanto, o controle sobre a estrutura dos poros e fabricação de geometria complexa não é alcançada através destas técnicas tradicionais.
Impressão 3D é uma técnica de fabricação aditiva, na qual os objetos 3D são criados camada por camada através da deposição controlada por computador do tinta9. As vantagens da impressão 3D sobre técnicas tradicionais inclui liberdade de design, controlada de macro e micro dimensões, fabricação de arquiteturas complexas, personalização e reprodutibilidade.  Além disso, a impressão 3D da CNFs e CNCs também oferece alinhamentos induzida por cisalhamento de nanopartículas, preferiu a direcionalidade, gradiente porosidade e pode ser facilmente estendida para 3D bioprinting10,11,12, 13 , 14 , 15. a dinâmica do CNCs alinhamento durante a impressão 3D tem sido relatado recentemente,16,17. Avanços no campo da bioprinting ter habilitar 3D impressos tecidos e órgãos apesar do desafio envolvido como escolha e concentração de células vivas e fatores de crescimento, composição da transportadora impressão de tinta, pressões e diâmetros do bocal18 ,19,20.
A porosidade e a resistência à compressão de andaimes regenerativa de cartilagem são propriedades importantes que dita a sua eficiência e desempenho. Tamanho do pore desempenha um papel importante para a adesão, diferenciação e proliferação das células, bem como para a troca de nutrientes e resíduos metabólicos21. No entanto, não há nenhum tamanho de poro definitiva que pode ser considerado como um valor ideal, alguns estudos mostraram maior Bioatividade com poros menores enquanto outros mostraram melhor regeneração de cartilagem com poros maiores. Macroporos (< 500 µm) facilitar a mineralização do tecido, fornecimento de nutrientes e remoção de resíduos, enquanto os microporos (150-250 µm) facilitam a fixação da célula e melhores propriedades mecânicas22,23. O andaime implantado deve ter suficiente integridade mecânica do tempo de manipulação, implantação e até a conclusão de sua finalidade pretendida. O módulo agregado à compressão para cartilagem articular natural é relatado para estar na faixa de 0,1-2 MPa, dependendo da idade, sexo e local testado4,24,25,26,27 ,28,29.
Em nosso trabalho anterior11, impressão em 3D foi usada para fabricar bioscaffolds poroso de uma dupla ligação cruzada interpenetração polímeros (IPN) de uma tinta de hidrogel contendo CNCs reforçados em uma matriz de alginato de sódio e gelatina. O caminho de impressão 3D foi otimizado para alcançar andaimes 3D com estruturas de poro uniforme e gradiente (80-2.125 µm) onde nanocristais de preferência orientam na direção da impressão (grau de orientação entre 61-76%). Aqui, nós apresentamos a continuação deste trabalho e demonstra o efeito da porosidade sobre as propriedades mecânicas do 3D impresso hidrogel andaimes em condições de corpo simulado. CNCs usados aqui, anteriormente foram relatados por nós para ser cytocompatible e non-toxic (i.e., crescimento celular após 15 dias de incubação foi confirmada30). Além disso, andaimes preparado através de liofilização usar o mesmo CNCs, alginato de sódio e gelatina mostraram alta porosidade, alta absorção de solução salina tampão de fosfato e cytocompatibility em direção a células-tronco mesenquimais5. O objetivo deste trabalho é demonstrar o processamento de tinta de hidrogel, impressão 3D de andaimes porosos e o teste de compressão. Esquemas da rota de processamento é mostrado na Figura 1.

<table><tbody><tr><td>Seringa de 60 mL</td><td>Structur3D Impressão</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sal de sódio ácido algínico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9005-38-3</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de cálcio anidro</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td></td></tr><tr><td>Pinças, três pontas, Talon</td><td>VWR</td><td>241-0404</td><td>102 mm, pinça de ajuste duplo, grande, extensão da pinça 127 mm</td></tr><tr><td>Cura 2.4.0</td><td>Ultimaker</td><td></td><td>Software de fatiamento gratuito</td></tr><tr><td>Discov3ry</td><td>Structur3D Impressão</td><td></td> Completa <td>Impressora 3D Ultimaker 2+ integrada com extrusora de pasta Discov3ry</td></tr><tr><td>Gelatina de pele bovina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9000-70-8</td><td></td></tr><tr><td>Solução de glutaraldeído 50 % em peso em H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>111-30-8</td><td></td></tr><tr><td>homogeneizador</td><td>SPX</td><td>APV-2000</td><td></td></tr><tr><td>Instron 5960</td><td>Instron</td><td></td><td>Instron 5960, Banho Biopuls, Célula de carga de 100 N, 37 &deg; </td></tr><tr><td>C,Physica MCR 301 reômetro</td><td>Anton Paar</td><td></td><td>CP25-2-SN7617, altura da folga 0,05 mm, 25 graus; C</td></tr><tr><td>Sorvall Lynx 6000 centrífuga</td><td>AB Ninolab</td><td>s/n 41881692</td><td>F12-rotor (6x500 ml)</td></tr><tr><td>bico de aço inoxidável</td><td>Structur3D Printing</td><td></td><td>800, 600 e 400 &micro; m</td></tr><tr><td>coisas inversas</td><td>MakerBot's</td><td></td><td>&nbsp; compartilhamento e download de coisas imprimíveis em 3D na forma de arquivos stl</td></tr><tr><td>ultra sonicação</td><td>Qsonica, LLC</td><td>Q500</td><td></td></tr><tr><td>Lascas de madeira descascadas</td><td>Noruega abeto (Picea abies)</td><td></td> <td>teor de matéria seca de 50&ndash; 55% de sucesso</td></tr></tbody></table>

3d impresso celulose porosa nanocompósitos hydrogel andaimes

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

Este trabalho demonstra o uso da impressão (3D) tridimensional para produzir porosas andaimes cúbicos usando tinta de hidrogel de nanocompósitos celulose, com estrutura de poro controlado e propriedades mecânicas. Nanocristais de celulose (CNCs, 69,62% em peso) tinta com base de hidrogel com matriz (alginato de sódio e gelatina) foi desenvolvida e 3D impresso em andaimes, com estrutura de poros uniforme e gradiente (1.100-110 µm). Os andaimes mostraram módulo de compressão na faixa de 0,20-0.45 MPa quando testado em simulado condições in vivo (em água destilada a 37 ° C). O tamanho dos poros e o módulo de compressão de plataformas 3D combinado com os requisitos necessários para aplicações de regeneração de cartilagem. Este trabalho demonstra que a consistência da tinta pode ser controlada pela concentração dos precursores e porosidade pode ser controlada pelo processo de impressão 3D e ambos esses fatores em troca define o mecânico Propriedades da 3D impresso porosa andaime de hidrogel. Este método de processo, portanto, pode ser usado para fabricar andaimes estruturalmente e em termos de composição personalizados de acordo com as necessidades específicas dos pacientes.

CNCs baseados nanocompósitos hidrogel tinta mostra um forte cisalhamento não-newtonianos, diluindo o comportamento (Figura 2a). A viscosidade aparente de 1,55 × 105 PA. s a uma taxa de baixo cisalhamento (0.001 s-1) gotas por cinco ordens de magnitude para um valor de 22.60 PA. s a uma taxa de cisalhamento de 50 s-1 (≈50 s-1 sendo uma taxa de cisalhamento típico experiente durante a impressão 3D)31 . A tinta...

Os três passos críticos do presente protocolo i) desenvolvem-se a composição certa e consistência da tinta celulose hidrogel, ii) 3D impressão de andaimes em vário pore estruturas com fidelidade de boa forma e dimensões e iii) demonstração do Propriedades mecânicas em condições de corpo simulado para a regeneração da cartilagem.

3D impresso celulose porosa nanocompósitos Hydrogel andaimes

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

Este é o primeiro relatório sobre andaimes de hidrogel de nanocelulose impressos em 3D onde temos uma estrutura de poros gradiente e propriedades mecânicas para imitar estruturas naturais como cartilagem. As duas principais vantagens do uso de técnicas de impressão 3D são a personalização e a liberdade de design. Isso abre uma oportunidade ilimitada de fabricar novos e inexplorados projetos geométricos.Este protocolo é fácil de usar, e os recém-chegados podem facilmente reproduzir os resultados. A escolha do software de corte e o movimento do bocal têm impacto significativo no produto final. Para começar, prepare 40 mililitros de tinta de hidrogel misturando 11% por peso CNC, 6% por alginato de sódio de peso e 12% por gelatina de peso em um recipiente.Aqueça a mistura a 40 graus Celsius e misture com uma espátula até obter uma pasta lisa. Transfira a mistura para uma seringa de 60 mililitros. Em seguida, com a ajuda de um grampo mecânico, passe a mistura através de uma série de bicos com diâmetros diferentes em outra seringa de 60 mililitros.Repita o processo até que sejam obtidos filamentos suavemente extrudados de tinta hidrogel. Centrifufique suavemente a seringa cheia com a tinta de hidrogel a 4.000 vezes g para remover o ar preso. No cartão SD, selecione os arquivos salvos para andaimes de porosidade uniforme e gradiente e comece a imprimir.Se necessário, ajuste a velocidade e a vazão em conformidade. Para cruzar o andaime após a impressão 3D estiver completa, adicione suavemente gotas de 3% por solução de cloreto de cálcio de peso ao andaime até que ele fique completamente molhado. Espere por cinco minutos.Transfira cuidadosamente o andaime da cama da impressora para um recipiente de 50 mililitros cheio de 3% de solução de cloreto de cálcio. Deixe-o durante a noite. Lave bem com água destilada e transfira o andaime para um recipiente de 50 mililitros cheio de 3% de glutaraldeído de peso.Deixe-o durante a noite. Lave bem e armazene o andaime impresso em 3D em água destilada. Para o teste de compressão, encha o recipiente equipado com uma placa base de compressão submersível com dois litros de água e inicie o sistema de aquecimento para atingir 37 graus Celsius.Inicialize o Bluehill Universal Software e configure o método de teste. Selecione geometria de espécime retangular e escolha a opção de inserir dimensões antes de testar cada amostra. Defina a taxa de tensão para dois milímetros por minuto e final do resultado como 80% de tensão compressiva juntamente com a força de 90 newton.Na seção Medição, selecione Força, Deslocamento, Estresse Compressivo e Tensão Compressiva. Escolha a opção de exportar dados como arquivos de texto para plotagem futura. Defina o ponto de extensão zero usando os controles de corrida para baixar a placa de cabeça cruzada o mais perto possível da placa base.Meça e regise as dimensões das amostras a serem testadas. Quando a temperatura da água atingir 37 graus Celsius, coloque a amostra na placa base. Fixar a amostra movendo a placa de cabeça cruzada para que ela comece a tocar a amostra.Mova o banho de água para cima para que as placas com a amostra entre elas estejam imersas em água. Digite o nome e as dimensões da amostra e inicie o teste. Depois que o teste estiver completo, primeiro mova o banho de água para baixo e, em seguida, levante a placa de cabeça cruzada.Remova a amostra e suas peças, se houver, limpe as duas placas e carregue uma nova amostra. Depois que todas as amostras forem testadas, exporte os dados brutos. Plotar o estresse compressivo versus as curvas de tensão compressiva, e determinar o módulo tangente compressivo a valores de tensão de um a 5% e tinta de hidrogel nanocomposita baseada em CNCs de 30% mostra um forte comportamento de corte não newtoniano com uma queda de cinco ordens de magnitude da viscosidade aparente.A tinta de hidrogel exibe um comportamento sólido viscoelástico, já que o módulo de armazenamento é uma ordem de magnitude maior do que o módulo de perda em baixo estresse de cisalhamento. Em baixas taxas de tensão de um a 5%, o módulo compressivo é semelhante para todos os tipos de andaimes porosos em comparação com o andaime de referência sem porosidade, mostrando que a natureza elástica da tinta hidrogel é preservada mesmo na presença dos macroporos. No entanto, em altas taxas de tensão de 25 a 30% o módulo mais alto é obtido para o andaime de referência sem porosidade.Assim que o tamanho dos poros aumenta, o módulo diminui devido à diminuição da densidade, indicando a relação esperada entre a porosidade dos andaimes e as propriedades mecânicas correspondentes. Além disso, o módulo compressivo dos andaimes de hidrogel 3D aumenta à medida que a taxa de compressão aumenta, exibindo e imitando a viscoelasticidade dos tecidos naturais da cartilagem. O fluxo homogêneo e o fluxo contínuo da tinta durante a impressão 3D são as coisas mais importantes.Este método será usado pelos pesquisadores para expandir para outras áreas de aplicação usando hidrogel de nanocelulose como uma plataforma gráfica 3D. Por exemplo, já desenvolvemos híbridos à base de nanocelulose para liberação controlada de drogas após o mesmo procedimento.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Um bioprinter foi usada para criar hidrogéis modeladas com base num molde de sacrifício. O molde foi poloxâmero backfilled hidrogel com um segundo e, em seguida eluiu-se, deixando espaços vazios que foram preenchidos com uma terceira hidrogel. Este método utiliza eluição rápida e boa capacidade de impressão de poloxamero para gerar arquiteturas complexas de biopolímeros.

Impressão de Moldes reversa Thermoresponsive para a Criação de Patterned hidrogéis de dois componentes para Cultura de Células em 3D

Uma bioimpressora cartesiana foi projetada e fabricada para permitir a deposição de vários materiais em geometrias precisas e reprodutíveis, ao mesmo tempo em que permite o controle de fatores ambientais. Utilizando a bioimpressora tridimensional, construções complexas e viáveis podem ser impressas e facilmente reproduzidas.

Viabilidade de Bioprinted celulares Construções Usando uma impressora cartesiano Dispenser Três

Descrevemos a fabricação de folhas de hidrogel micropadronizadas usando um processo simples, que pode ser montado e manipulado de forma independente. Usando essas folhas modulares de hidrogel, um sistema simples de cultura de células 3D em escala macro pode ser gerado com um microambiente celular controlado.

Construção de Fichas de hidrogel modular para micropadronadas Macro-escalado 3D Cellular Arquitetura

Este manuscrito apresenta um protocolo detalhado para a fabricação de uma plataforma emergente de cultura de hepatócitos tridimensionais, o andaime de cristal coloidal invertido e as técnicas concomitantes para avaliar o comportamento dos hepatócitos. Os poros controláveis por tamanho, a interconectividade e a capacidade de conjugar proteínas da matriz extracelular ao andaime de poli (etilenoglicol) (PEG) aumentam o desempenho das células Huh-7.5.

Fabricação de Inverted coloidal de cristal poli (etileno-glicol) Andaime: Uma Plataforma Cultura celular tridimensional para Liver Engenharia de Tecidos

Apresentado aqui é um simples de usar, Core/Shell, tridimensional bioprinting set-up para uma etapa de fabricação de andaimes ocas, adequado para a engenharia de tecidos vasculares e outras estruturas tubulares.

Núcleo/Shell impressão scaffolds para engenharia de tecidos de estruturas tubulares

Este protocolo destaca um método para avaliar rapidamente a biocompatibilidade de uma nanocelulose cristalina (CNC)/agarose tinta biomaterial de hidrogel composto com células de mastro derivadas da medula óssea em termos de viabilidade celular e expressão fenotípica dos receptores de superfície celular, Kit (CD117) e receptor IgE de alta afinidade (FcεRI).

Fabricação de uma nanocelulose cristalina incorporada tinta biomaterial agarose para cultura de célula de mastro derivada da medula óssea

Hastes de microgel com grupos reativos complementares são produzidas via microfluídica com a capacidade de se interligar em solução aquosa. Os microgéis anisométricos encravam e se interligam em construções estáveis com poros maiores em comparação com sistemas baseados em esféricos. Microgéis modificados com GRGDS-PC formam construções 3D macroporosas que podem ser usadas para cultura celular.

Andaimes 3D macroporosos interligados de hastes de microgel

Este artigo descreve protocolos para a fabricação de microgel de metacriloíla de gelatina de alto rendimento usando dispositivos microfluídicos, conversão de microgéis em pó ressuspendível (micro-aerogéis), montagem química de microgéis para formar arcabouços de hidrogel granular e desenvolvimento de biotintas de hidrogel granulares com microporosidade preservada para bioimpressão 3D.

Suportes de hidrogel granular de metacriloíla de gelatina: fabricação de microgel de alto rendimento, liofilização, montagem química e bioimpressão 3D

Este trabalho descreve um protocolo para a impressão 3D embutida em forma livre de células-tronco neurais dentro de compósitos de matriz extracelular com partículas revencíveis auto-reparáveis. O protocolo permite a padronização programável de construções de tecido neural humano interconectadas com alta fidelidade.

Suporte composto de matriz extracelular microgel para impressão 3D incorporada de construções neurais humanas

Este estudo apresenta um novo banho de suspensão de submicrogel de κ-carragenina, exibindo notáveis propriedades reversíveis de transição de interferência-desobstrução. Esses atributos contribuem para a construção de tecidos e órgãos biomiméticos em bioimpressão 3D embarcada. A impressão bem-sucedida de tecidos semelhantes ao coração/esôfago com alta resolução e crescimento celular demonstra aplicações de bioimpressão e engenharia de tecidos de alta qualidade.

Bioimpressão Incorporada de Estruturas Semelhantes a Tecidos Usando Meio Submicrogel κ-Carragenana

Aprenda a criar andaimes de hidrogel de nanocelulose impressos em 3D com estruturas porosas gradientes que imitam propriedades mecânicas da cartilagem natural. Este protocolo amigável permite personalizar designs geométricos inovadores para engenharia de tecidos.

3D impresso celulose porosa nanocompósitos Hydrogel andaimes

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