Целлюлозы – это полисахарид, состоящий из линейной цепи β единиц связанного D-глюкоза (1-4). Это наиболее распространенных природных полимеров на земле и добывается из целого ряда источников, включая морских животных (например, оболочники), растений (например, дерево, хлопок, солома) и бактериального происхождения, например водорослей (например, Валония), грибов и даже амебы (простейшие )1,2. Нановолокна целлюлозы (ГОК) и нанокристаллов (CNC) целлюлозы с по крайней мере одно измерение на наноуровне получаются путем механической обработки и кислотного гидролиза из целлюлозы. Они не только обладают свойствами целлюлозы, как потенциал для химической модификации, низкой токсичности, биосовместимость, биологически и возобновляемых, но он также имеет наноразмерных характеристик как высокой удельной площади поверхности, высокие механические свойства , реологических и оптические свойства. Эти привлекательные свойства сделали CNFs и зато подходит для биомедицинских приложений, главным образом в виде трехмерной (3D) гидрогеля помостами3. Эти строительные леса требуют индивидуальные размеры с контролируемой пористую структуру и взаимосвязанных пористость. Наша группа и другие сообщили 3D пористых целлюлозы нанокомпозитов, подготовленные путем литья, electrospinning и паром для лиофильной сушки4,5,6,,78. Однако, контроль на пористую структуру и изготовление сложной геометрии не достигается за счет этих традиционных методов.
3D печать — это метод аддитивного производства, в котором 3D объекты создаются слой за слоем через управляемый компьютером осаждения чернила9. Преимущества 3D печати через традиционные техники включает в себя свободу дизайна, контролируемые макро и микро размеров, изготовление сложных архитектур, настройки и воспроизводимость. Кроме того 3D печать CNFs и зато также предлагает сдвига индуцированной рядов наночастиц, предпочитали направленность, градиент пористости и может быть легко расширен для 3D подложке10,11,12, 13 , 14 , 15. Недавно, динамика зато был выравнивания во время 3D печать сообщила16,17. Достижения в области подложке должны включить 3D печатных тканей и органов, несмотря на участие вызов как выбор и концентрация живых клеток и факторов роста, состав чернил перевозчика, печать давления и диаметры сопла18 ,19,20.
Пористость и прочность хряща регенеративные подмостей являются важными свойствами, которые диктует его эффективности и производительности. Размер пор играет важную роль для адгезии, дифференциации и пролиферации клеток, а также для обмена питательных веществ и метаболические отходы21. Однако существует нет определенной поры, который можно рассматривать как идеальное значение, некоторые исследования показали выше отпорности с меньше поры, в то время как другие показали лучше регенерации хряща с большие поры. Macropores (< 500 мкм) облегчить минерализации тканей, снабжения питательными веществами и удаления отходов, а микропоры (150-250 мкм) облегчает клеток привязанность и лучше механических свойств22,23. Имплантированные леса должны иметь достаточную механическую целостность от времени обработки, имплантации и до завершения ее желаемой цели. Совокупный Модуль сжатия для естественных суставного хряща, как сообщается, находится в диапазоне 0,1-2 МПа в зависимости от возраста, пола и проверяемом месте4,24,25,26,27 ,,2829.
В нашей предыдущей работы113D печать был использован для изготовления пористые bioscaffolds двойной высокоструктурированные взаимопроникающих полимерных сети (IPN) из гидрогеля чернил, содержащего усиленные зато в матрице альгината натрия и желатина. 3D печать путь был оптимизирован для достижения 3D подмости с единой и градиентные поровой структуры (80-2125 мкм) где нанокристаллов предпочтительно ориентироваться в направление печати (степень ориентации между 61-76%). Здесь, мы представляем продолжение этой работы и демонстрирует, что влияние пористости на механические свойства 3D печати гидрогеля леса в органом имитируемых условиях. Зато, используемый здесь, ранее сообщили нам быть cytocompatible и нетоксичен (т.е. рост клеток после 15 дней инкубации было подтверждено30). Кроме того леса подготовлен через Плаурайта же зато, альгинат натрия и желатин показали высокую пористость, высокое поглощение фосфатный буфер и cytocompatibility сторону мезенхимальных стволовых клеток5. Цель этой работы заключается в демонстрации обработки чернила гидрогеля, 3D печать пористых строительных лесов и сжатия. Схемы обработки маршрут показан на рисунке 1.