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3D打印材料

用以心血管机构的新式生物三维打印墨水


发布日期:2020-12-16 来源: 凌云3D


德国是欧州山林数最多的我国之一。某国超出70%的北方地区山林遮盖着紫杉,松柏树,绵软的桦树和白杨树。可是,除开德国林地类的光辉以外,全部这种花草树木都是有一个相同点,那便是纳米纤维素。由绿色植物得到 的质轻固态化学物质,包括甲基纤维素纳米技术原化学纤维(CNF),被觉得是伪塑胶,具备特殊类型的疑胶的特点,一般在一切正常标准下能变稠。从总体上,它是一种十分环境保护且无毒性的化学物质,可与身体兼容,并有发展潜力用以一系列诊疗运用。

2018年,坐落于赫尔辛基野外的阿尔托大学生物商品与生物系统软件系刚开始找寻新理念,以转型发展某国的传统式经济发展模块之一-山林(因为能再生自然资源而得到可持续性解决)。那时候,她们注意到很有可能的运用之一可能是应用纳米纤维素。将来2年,研究工作人员明确提出了一种新的生物墨水秘方,应用纳米纤维素。

归功于与蛋白聚糖的构造相似度及其适用重要体细胞特异性的优异生物相溶性,根据纳米纤维素的生物复印技术性在组织工程和生物研究行业的发展潜力已不言而喻。一般较稠且易流动性的质轻化学物质的质量使其特别适合开发设计生物墨水,这种墨水既合适生产制造且可拓展,但具备一致的特性。殊不知,在生产加工纳米纤维素层面存有重特大挑戰。

如同阿尔托大学的研究工作人员在科学期刊ACS出版发行的近期发布的毕业论文中所叙述的那般,根据纳米纤维素的生物墨水秘方的未处理的挑戰是阻拦该化学物质变成三维生物复印构造的优选部件之一。这就是为何德国研究工作人员着眼于开发设计双组分生物墨水,该生物墨水可用以生产制造在心血管生物医药学机器设备中具备潜在性运用的支架,另外从源头上处理应用根据纳米纤维素的生物墨水的一些局限。该毕业论文的共同编撰的者,阿尔托生物商品和生物系统软件学系的博士研究生侯选人Rubina Ajdary表明:“除开当然进化速率和可再生能源之外,纳米纤维素还主要表现出在组织工程中的优异主要表现。 ”她还提议:“近期的勤奋一般考虑到将纳米纤维素与别的生物高聚物融合应用,比如在多组分印刷油墨秘方中或封裝纳米颗粒时应用。但大家有兴趣爱好研究双组分纳米纤维素三维打印支架的发展潜力,该支架不用化学交联就可以提升 抗压强度或牢固性。”

事实上,由弗罗里达·罗哈斯(Orlando Rojas)领导干部的阿尔托大学(Aalto University)的生物基胶体溶液和原材料(BiCMat)研究工作组明确提出了木质纤维的异质性乙酰化方式,以简单化其对乙酰化纳米纤维素(AceCNF)的结构。做为三维支架运用中与众不同的生物原材料机会,该精英团队考虑到应用纳米纤维素,由于该化学物质具备纯天然,便于杀菌和高可靠性的气孔率,因而挑选导入AceCNF来形成可嵌入身体的三维打印支架。 随后,研究工作组再次评定了支架与心脏成肌细胞的相互影响。

“大部分装饰都是会使凝胶剂在三维打印后(比如在干躁或湿润时)非常容易出現规格多变性。假如印刷油墨被高宽比稀释液,这会加重,它是纳米纤维素混液的典型性特点,较低浓度的的时候会产生疑胶。” Ajdary讲到。 “这类多变性是纳米纤维素关键与别的化学物质融合的关键缘故之一。取代它的的是,在此项研究中,大家明确提出了木质素纤维的异质性乙酰化功效,以简单化其对立即墨水撰写的乙酰化纳米纤维素的结构。与纯天然纳米纤维素对比,乙酰化纳米纤维素具备高些的表层正电荷,即便 在浓度值显著降低的状况下,也可以降低集聚并有益于挤压后维持构造。这更是为何开发设计单一成分生物墨水对研究很重要的缘故。当与别的生物高聚物和顆粒融合时,纳米纤维素已显示信息出期待。殊不知,Ajdary坚持不懈觉得,其好处包含与蛋白聚糖的相似度,高气孔率,高增溶工作能力,便于表层改性材料及其甲基纤维素的裁切稀化个人行为,这激励她们研究双组分表层改性材料的纳米纤维素的发展潜力。

乙酰化纳米纤维素(来源于:阿尔托大学有机化学工程学校)

阿尔托大学的精英团队应用可持续性且普遍应用的纳米纤维素来制做几类生物墨水秘方,并对他们开展评定,包含未装饰的纳米纤维素CNF,乙酰化CNF(AceCNF)和TEMPO空气氧化的CNF。为了更好地对凝胶剂开展三维生物复印,研究工作人员应用了Cellink生物复印机,Ajdary将此得益于该机器设备的客户友善性,而且因为它出示了非常大的协调能力来检测研究工作组生产制造的不一样种类的凝胶剂和保湿乳液。在这类新技术新工艺中,最先应用Cellink的BIO X生物复印机将双组分纳米纤维素印刷油墨三维打印到支架上,该机器设备配置了气动式打印头,用以挤压单条涤纶丝并产生三维构造。随后低温干燥以防止很多收拢,并在紫外光下杀菌。杀菌后,准备好支架并将体细胞打疫苗在试品上。

乙酰化纳米纤维素的三维构造在以低得多的浓度值挤压后十分平稳。 Ajdary强调,在湿冷标准下,较低的浓度值有利于脱干后的支架具备高些的气孔率,进而能够提升 体细胞在构造中的占有率,并有利于营养物质向体细胞的运送及其新陈代谢废弃物的运送。研究工作人员宣称该方式是取得成功的,由于三维打印的支架与心脏纤维细胞兼容,可以使其繁衍和粘附,并显示信息该搭建体无毒性。虽然仍处在研究环节,但这种生物墨水和技术性可用以便宜,一致地生产制造和储存可作为心血管再造基本原材料的构造。


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