3D打印丝绸制造用于再生医学研究的支架

3D打印丝绸制造用于再生医学研究的支架

2020-10-07 14:19:42 9

丝绸不仅用于制作华丽的昂贵服装,而且这种具有生物相容性的天然蛋白质纤维比其外观要坚固得多。该蛋白质是由75%的生物相容性的  丝心蛋白,和3D打印丝绸许多应用医疗领域。卡内基梅隆大学(CMU)的Abbott实验室由生物医学工程教授Rosalyn Abbott负责,致力于再生医学和材料科学,研究3D微环境如何影响组织发育和疾病,并研究诸如脂肪组织工程策略和非脂肪组织的主题。侵入性组织评估…和丝绸生物材料。

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CMU的本科生Tahlia Altgold说:“丝绸是一种非常不可思议的生物医学材料,已经在缝合线等领域使用了很长时间。”

Altgold是大学三年级的学生,主修材料科学生物医学工程,并且是Abbott Lab的研究员,致力于开发一种新的3D打印技术,用于用丝绸对生物组织支架进行生物工程,她解释说这是“非常生物相容的”。雅培教授和实验室中的其他研究人员专注于使用丝绸制造支架,该支架可以在细胞生长时为组织工程目的提供支持。

这不是我们第一次在实验室中看到3D打印的丝绸支架,但是Altgold和她的导师Claude King III(生物力学工程学的博士学位候选人)正在研究一种无需结合材料的方法与其他可能引起问题的设备。这将是再生医学领域的一大福音,这是Altgold在实验室中的重点。

“我们正在尝试找到正确的正确预处理方法,以将溶液推过3D打印机中的喷嘴,以使其在打印后保持其形状。将这种方法与雅培在生物材料领域的专业知识相结合,使整个项目感觉完全是内部的,完全是CMU。” Altgold引用了大学的Feinberg Group完成的工作后的解释,得出了凝胶形式的3D可打印材料。

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将蚕茧煮沸并加工后,将其制成丝绸支架的放大图像。

在将丝绸用作再生组织的细胞支架之前,必须先加工原材料,Abbott教授解释说,在细胞水平上使用丝绸并不是最简单的方法,因为必须迫使蛋白质保留最终的3D分子。印刷形状,例如耳鼓。

由Abbott Lab的一些研究人员撰写的另一篇研究论文的摘要指出:“尽管已经广泛探索了丝绸的本体特性,但对微观特征的关注却变得越来越重要,因为这种规模的修饰在很大程度上影响了生物材料的再生特性。 。应该仔细考虑由丝的来源,提取和加工引起的结构变化,因为它们会影响丝素蛋白的生物相容性和降解性。”

蚕被用于雅培实验室的许多研究项目中,为做好这项重要工作的准备,Altgold切碎了废弃的茧,然后将它们煮沸在碳酸氢钠溶液中,分离出3D打印支架所需的特定蛋白质。新组织。

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“对于可持续的(长期)培养,3-D丝蛋白支架具有生物相容性,多孔的转运特性,强大而可调节的机械性能,由于蛋白水解缓慢的生物降解作用,可在较长的时间内保留大小和开放的多孔结构,避免了特定的细胞信号传导,并且不需要化学交联。蚕丝降解可延长数月至数年,而不会过早破坏结构(这会导致坏死),以支持在向天然组织缓慢重塑期间的细胞相互作用。丝绸也可以制成不同的材料形式,例如水凝胶,管子,海绵,复合材料,纤维,微球和薄膜,从而为各种不同的应用提供通用的平台和界面。为了可持续的组织工程应用,已经使用了多种格式,研究论文专注于3D打印丝绸。

由于COVID-19,雅培实验室关闭了一段时间,因此Altgold继续进行她的研究,准备了该团队的当前文章以供出版,并阅读了其他有关丝绸生物材料的文献。但是现在实验室又重新开放了,并且作为CMU分阶段重新开放的一部分进行了修改,她可以亲自进行3D打印丝质脚手架的现场工作。

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“现在的工作是证明我们的概念并完善我们正在研究的方法。雅培博士的实验室完全完成了我要从事的工作。我对组织工程非常感兴趣,并通过材料科学的视角使用不同的细胞。”阿尔特戈尔德说,他以夏季本科生研究奖学金(SURF)的形式从CMU本科生研究室获得了在雅培实验室工作的资金。3D打印机


标签: 3D打印丝绸
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