Nanoengineered Bioink简化了生物负载3D凝胶的印刷

停止按下!德克萨斯A&M大学的最新消息表明，有关3D生物打印结构的详细记录可能需要进行修订。这些故事说3D生物打印结构在加入治疗性蛋白质方面做得很差。但现在看来，这些结构可以容易地装载治疗性蛋白质，其可以长时间隔离 - 并逐渐释放以控制细胞功能。

3D生物打印正在成为一种有前景的方法，用于快速制造含有细胞的构建体，用于设计新的，健康的功能性组织。然而，3D生物打印的主要挑战之一是缺乏对细胞功能的控制。生长因子是一类特殊的蛋白质，可以指导细胞的命运和功能。然而，这些生长因子不能容易地在3D生物打印结构中延长持续时间。

在德克萨斯A&M最近进行的一项研究中，生物医学工程师Akhilesh K. Gaharwar博士实验室的研究人员制定了一个生物链，以促进能够在精确位置释放蛋白质治疗剂的3D结构的印刷。研究人员的研究结果最近发表在Advanced Healthcare Materials上，题为“使用Nanoengineered Bioink控制和直接细胞迁移在3D中打印治疗性蛋白质”一文中发表。

“将二维纳米硅酸盐添加到聚(乙二醇) - 二硫苏糖醇(PEGDTT)中会导致形成具有高印刷适性和结构保真度的剪切稀化生物聚合物，”该文章的作者详细说明。“通过改变PEG：PEGDTT和纳米硅酸盐浓度的比例，可以调节3D打印构建体的机械性能，溶胀动力学和降解速率。”

从本质上讲，德克萨斯A&M团队找到了一种印刷水凝胶的方法 - 可以吸收和保留大量水的三维结构 - 可以隔离治疗性蛋白质。该团队使用了一种含有惰性聚合物聚乙二醇(PEG)的生物聚合物，这对组织工程有利，因为它不会引起免疫系统。

典型的PEG聚合物溶液具有低粘度，这使3D打印复杂化。为克服此限制，该团队将PEG聚合物与纳米颗粒结合。该组合产生了新的生物水凝胶，其可以支持细胞生长，并且与聚合物水凝胶本身相比可以具有增强的可印刷性。

在尝试使用已经加载促血管生成疗法的3D打印结构时，得克萨斯A&M科学家观察到治疗剂的持续释放，这促进了人内皮脐静脉细胞的快速迁移。“这种设计生物活性墨水以控制和指导细胞行为的方法，”科学家断言，“可用于设计3D复杂组织结构用于再生医学。”

这项基于Gaharwar开发的纳米粘土平台的新技术可用于精确沉积蛋白质疗法。这种bioink配方具有独特的剪切稀化特性，可以注入材料。然后材料快速停止流动，固化并保持在原位，这对于3D生物打印应用是非常需要的。

“这种使用纳米粘土的配方隔离了对增加细胞活性和增殖感兴趣的治疗剂，”得克萨斯A&M的生物医学工程师，该论文的第一作者Charles W. Peak博士说。“此外，生物活性治疗药物的延长递送可以改善3D打印支架内的细胞迁移，并有助于支架的快速血管化。”

Gaharwar说，通过降低治疗浓度以及最大限度地减少与超生理剂量相关的负面副作用，延长治疗时间的递送也可以降低总体成本。“总的来说，这项研究提供了在3D中印刷蛋白质治疗剂的原理证据，可用于控制和指导细胞功能，”他说。

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