基于纤维素墨水进行生物相容性水凝胶的生物打印技术

时间：2020-08-16 08:49 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

       中国3D打印网8月16日讯，来自意大利和瑞典的研究人员为不断改进生物打印技术和材料的趋势增添了新的活力。在开发用于3D打印的生物基光固化材料以及与水凝胶进行生物打印后，作者在“ DLP 3D打印遇到木质纤维素生物聚合物：用于3D生物相容性水凝胶的羧甲基纤维素油墨”中发布了研究细节。
       改性的羧甲基纤维素是本实验的重点，用于通过数字光处理（DLP）进行生物打印。尽管更通常用作填充剂，但纤维素已用于其他油墨中。从研究木质纤维素生物聚合物开始，作者解释说，它们为DLP印刷提供了多种选择，而羧甲基纤维素（CMC）通常用于食品，油漆和洗涤剂中。因此，它是在生物印刷中具有特殊用途的可持续材料。
      CMC经FDA批准，具有生物相容性，具有水溶性，用途广泛，被认为是“制备用于DLP的新型光固化树脂的理想选择。”这些类型的制剂还可以模仿细胞微环境，因为它们与在细胞外基质中发现的糖胺聚糖相似。作者解释说：“由于其多功能性，优越的性能，水溶性以及对进一步功能化的敏感性，我们还期望CMC将成为制备DLP新型光固化树脂的理想选择。” “但是，使用光辅助印刷技术需要反应性可光交联的官能团，这意味着CMC需要进行功能化才能生产用于3D光固化水凝胶生产的油墨配方。因此，CMC被甲基丙烯酸酯化，并在固定量的苯基锂2,4存在下，以两种配方研究了其光流变学和DLP可印刷性，即M-CMC / Dulbecco的改良Eagle介质（DMEM）和M-CMC /水。，6-三甲基苯甲酰基次膦酸酯（LAP）光引发剂。”

（A）羧甲基纤维素（CMC）的甲基丙烯酸化方案。提出的产物仅代表一种可能的反应产物。（B）甲基丙烯酸酯化的CMC（M-CMC，红色）和纯CMC（CMC，黑色）的FTIR和（C）1H NMR光谱。
在评估过程中，作者还研究了水凝胶与M-CMC在培养基（DMEM）中溶解后的相容性。在UV固化期间评估了CMC / DMEM / LAP和M-CMC /水/ LAP的流变性质（储能模量G'和损耗模量G''）：
研究人员说：“尽管配方M-CMC / DMEM / LAP相对于固化过程的开始表现出轻微的延迟，但考虑到3D打印，DMEM介质仍允许光固化过程有足够的光穿透率。”经过90秒钟的紫外线照射后，CMC / DMEM / LAP和M-CMC /水/ LAP制剂均被证明是稳定的。水凝胶是由两种配方制成的，与其他DLP生物相容性材料相比，被认为“极有希望”。

（A）溶于水（黑色）或培养基（粉红色）中的20毫克/毫升（2 wt％苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂（LAP）的甲基丙烯酸酯化的羧甲基纤维素（M-CMC）的光流变性）。（B）胶凝点。膜厚300 m。（C）扫频。应变率为1％，振荡频率为0.01到10 Hz。
研究人员创建了各种3D打印样品，包括圆柱体，平行六面体和其他复杂结构，所有这些均源于M-CMC / DMEM / LAP和M-CMC /水/ LAP配方。在进一步评估中，水凝胶是稳定的，柔性的，并且完成了光交联反应。尽管染料可以帮助限制光的扩散，但也存在细胞毒性的风险，因此作者在本研究中避免了这种用途。

3D打印的M-CMC水凝胶。（A）简单的圆柱体和平行六面体（溶剂：水）。（B）水凝胶表现出良好的柔韧性和可操作性。（C）对冻干水凝胶进行SEM分析。（D–F）从水（D）和培养基溶液（E，F）打印的3D对象。

进一步评估了交联和反应性，以及压缩测试，溶胀能力评估和细胞毒性测试，以研究由于释放LAP光引发剂或未反应的聚合物链而导致的细胞死亡。最终，研究人员小组报告没有细胞毒性的迹象，总的来说，他们的工作取得了成功，细胞表现出与对照样品相似的活力。

3D打印的M-CMC水凝胶

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