3D-биопечать — это передовая технология тканевой инженерии, которая создает сложные ткани с использованием биоактивных веществ, таких как живые клетки и каркасы. Она обеспечивает персонализированные решения для восстановления тканей, снижая иммунное отторжение с помощью клеток, специфичных для пациента. Распространенные материалы для 3D-биопечать включают поликапролактон (PCL) и полимолочную-ко-гликолевую кислоту (PLGA) для твердых тканей и гидрогели для мягких тканей.
Биоактивное борсодержащее стекло (BBG) можно использовать в сочетании с PCL или альгинатом натрия (SA), носителем для 3D- биопечати клеток и разнообразных биоактивных веществ, для формирования материалов с высокой механической прочностью и хорошей технологичностью.
BBG эффективен в регенерации костей, способствуя образованию гидроксиапатита, и имеет регулируемую скорость деградации в соответствии с различными потребностями в восстановлении. Поэтому его применение в материалах для 3D-биопечати показывает большой потенциал.
Внедрив BBG в матрицу SA, исследовательская группа под руководством профессора Ван Цзюньфэна из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала новые композитные материалы для 3D-биопечати , предназначенные как для восстановления костей, так и мягких тканей.
Результаты опубликованы в Международном журнале биологических макромолекул.
«Используя биоактивность BBG и настраиваемые свойства этих материалов, мы предлагаем лучшие решения для восстановления тканей», — сказал профессор Ван.
Исследовательская группа разработала композиты BBG/PCL с различным содержанием BBG, используя технологию селективного лазерного спекания (SLS) для восстановления дефектов костей.
Оценка геометрии пор, пористости, механической прочности , поведения деградации и клеточной совместимости материалов показала, что композит BBG 20% был оптимальным выбором. Он показал пористость 68,5%, размер пор 650 микрон и прочность на сжатие 0,860 МПа, что делает его высокоэффективным в поддержке заживления и регенерации костей.
Для восстановления мягких тканей исследователи обратились к биочернилам BBG-SA. Используя технологию 3D-печати на основе экструзии , они включили частицы BBG в альгинат натрия, чтобы создать биочернила с высокой точностью и улучшенными свойствами гелеобразования.
Традиционные гидрогели часто страдают от таких проблем, как низкая точность печати и значительная усадка во время гелеобразования. Биочернила BBG-SA стали эффективным решением.
Оптимальный 0,5% гидрогель BBG-SA продемонстрировал превосходные печатные свойства, улучшенную структуру и повышенную биосовместимость, способствуя адгезии клеток и стимулируя экспрессию генов и белков, связанных с восстановлением мягких тканей.
«Наша работа значительно расширит потенциал биоактивного стекла в материалах для 3D-биопечати и обеспечит важную исследовательскую основу для разработки новых биоматериалов для 3D-печати», — сказал профессор Ма Кунь, один из авторов этого исследования.
