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envisionTEC 3D Bioplotter助力生物打印神经修复支架研究

来源:曼恒数字   日期:2020年04月17日 17:17   浏览:104次

模块化生物墨水制备3D打印神经修复支架最新进展


生物打印神经组织是研究人员制备新的神经组织或促进神经修复的一种新方法。生物打印技术的发展在神经修复中具有很大的发展空间。目前,研究人员使用各种生物材料制备一系列不同的生物墨水,将其用于制造3D生物打印支架为细胞的生长和分化提供合适的3D微环境。但是,目前能为神经轴突的生长提供合适的微环境和宏观环境,适用于神经细胞3D打印的生物墨水仍处于研究初期阶段。因此制备优秀的生物墨水,使其具有调整模拟微环境和宏观环境能力,在生物打印的发展中起着重要作用。因此,本研究将细胞生长的3D微环境和宏观环境结合制备多功能模块化生物墨水,并生物打印仿生多尺度3D支架在神经组织再生医学领域是一种具有发展前景的方法。

 

南方医科大学黄文华教授团队发明了基于微流控技术制备的甲基丙烯酸酐化明胶/壳聚糖复合微球 (GC-MS)的作为模块化生物墨水,用于生物3D打印制备神经组织工程支架(图1)。蔚品提供的envisionTEC 3D Bioplotter生物打印机,凭借优异的产品性能,强有力的保障了项目开展。


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图1 一种多尺度复合支架的设计和制备,可模仿周围神经组织的天然结构。


GC-MS在生物墨水中的应用关键之一为其良好的生物相容性和合适的机械性能。黄文华团队制备了甲基丙烯酸酐化明胶/壳聚糖(GelMA/Chitosan,GC)水凝胶,并进行基本表征测试(包括1H NMR光谱测定和FT-IR检测)、流变学性能检测。制备GC-MS过程中(图1),发现调控不同流速的水相溶液和油相溶液可制备直径不同的GC-MS,所制备的GC-MS具有有良好的生物相容性(图2),并通过NGF的缓释作用促进神经细胞轴突的生长。

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图2 GC-MS培养PC12细胞并定量分析细胞存活特性。


随后将GC-MS混入GelMA溶液中制备模块化生物墨水,并3D打印制备多尺度复合支架(图3),并通过将负载PC12神经细胞的GC-MS与加载RSC96雪旺细胞的GelMA溶液混合的生物墨水进行生物打印,制备PC12神经细胞和RSC96雪旺细胞共培养的神经修复支架,制备模拟周围神经组织微环境和宏观环境的的结构(图4)。因此,多尺度复合支架提供了合适的3D微环境,以增强神经突的生长,而3D打印的水凝胶网络结构提供了一个模拟神经外膜层的雪旺细胞增殖和神经细胞组织的3D宏观环境,这对我们的未来在神经再生医学领域的发展的研究和应用打下了基础。

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图3 3D GC-MS / GelMA多尺度复合支架的生物打印。


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图4 多尺度GC-MS+NGF/GelMA复合支架在PC12细胞和RSC96细胞内的生物打印。

 


该研究成果发表在《Journal of Colloid and Interface Science》杂志

该研究成果以“3D Bioprinted Multiscale Composite Scaffolds Based on Gelatin Methacryloyl (GelMA)/Chitosan Microspheres as a Modular Bioink for Enhancing 3D Neurite Outgrowth and Elongation”为题于2020年4月9号发表在《Journal of Colloid and Interface Science》杂志(IF 6.361)。博士生陈佳丽为第一作者,黄文华教授、吴耀彬副教授、钟世镇教授为通讯作者。该研究得到了这项工作得到了国家重点研发计划(2017YFC1103400),国家自然科学基金(31972915, 31900960),广东省省级科技计划(2016B090917001),广东省自然科学基金(2019A1515011413),广东省重点领域研发计划项目(2018B090944002)以及深圳“三名工程”(SZSM201612019)的支持。

 

 

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.04.040

 

 

德国envisionTEC是成熟的生物打印机商业化的企业,自2001年起已经积累了四代设备的设计生产经验,并继承了德国精密机械制造的传统,硬件选择和整体设计理念非常领先。3D Bioplotter系列生物打印机现已成为生物打印行业的科研利器,在全世界范围内拥有大量的成交客户和科研成果,SCI论文数量多达近400篇。

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