纳米多孔PEGDA 墨水,用于3D打印器官芯片
时间:2024-07-21 08:13 来源:3D打印器官芯片 作者:admin 阅读:次
近日,加拿大麦吉尔大学 David Juncker等报道了一种易于3D 打印的新型生物相容性多孔PEGDA (P-PEGDA) 墨水,并对四种不同细胞系进行了符合 ISO标准的系统性细胞毒性研究,细胞存活率超过80%,凸显了P-PEGDA 在未来体外研究中的潜力。相关工作以题为“Nanoporous, Gas Permeable PEGDA Ink for 3D Printing Organ-on-a-Chip Devices”发表于《Advanced Functional Materials》上。
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图1 3D 打印工艺和墨水成分示意图
适用于OoC 应用的墨水配方必须满足以下标准:a) 可高分辨率3D 打印,b) 具有高透明度以用于高分辨率荧光显微镜,c) 透气以用于封闭通道设备,d) 生物相容性且适合长期细胞培养,以及 (e) 具有足够的细胞附着力。基于这些标准,研究人员以PEGDA-250作为亲水单体,PEG-200作为致孔剂(因为它能够溶解在亲水单体中,并从固化结构中扩散出来,留下孔隙,它还无毒,已获得FDA批准,并广泛应用于生物医学),创建了可以进行氧气交换,并有助于去除3D打印结构中的有毒和未反应成分的纳米多孔油墨配方。在此基础上,研究人员测量了不同致孔剂浓度和不同曝光时间下光的穿透深度,以优化打印参数以实现Z方向的高精度。
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图2 P-PEGDA 墨水的 3D 打印性
为了使3D打印物体中形成的孔隙可视化,研究人员将打印样品浸入水中以滤出致孔剂并在结构内产生空隙,并使用图像分析对孔径分布进行了定量分析,以评估3D打印部件中孔径与致孔剂浓度的依赖关系,与0% PEG样品相比,当致孔剂浓度为10-30%时,平均孔径从5nm增加到30nm。
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图3 不同浓度 PEG 致孔剂对 P-PEGDA 墨水的表征
为了进一步证明P-PEGDA墨水的优势,该研究还根据两项ISO标准评估了其细胞毒性,即涉及培养基转移的ISO 10993-12:2009和涉及细胞共培养的 ISO 10993-5:2009。ISO 10993-12:2009为确定医疗器械引起皮肤刺激的可能性提供了指导,而 ISO 10993-5:2009为确定植入物等医疗器械引起细胞毒性的可能性提供了指导。基于这些原则,研究人员们使用3D打印圆盘测量了四种细胞系的细胞活力,证实了该墨水适用于OoC应用。
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图4 P-PEGDA 的细胞毒性和细胞附着
含有 10% 致孔剂的P-PEGDA可在保持透明度的同时促进更好的细胞粘附,研究人员在此基础上开发了一种新颖的OoC系统,该模型包括一个螺旋支架,支架中央开口处填充有癌症球体。经过14 天的共培养后,该装置显示出球体内显著的内皮细胞发芽和整合。![](https://www.3ddayin.net/uploads/allimg/240721/0Q40S223-4.jpg)
图5 OoC 装置中的细胞共培养
本文来源:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315035
(责任编辑:admin)
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