使用Pulma水凝胶进行3D打印细胞培养

仿生水凝胶在医学应用中提供了多种机会，据一组研究人员称，“多糖水凝胶用于多尺度3D打印普鲁兰支架。”但合成微环境的产生模拟了天然组织生态位对细胞生长和分化的影响。需要新的方法来控制水凝胶特征分辨率、生物功能化和机械性能。在论文中，研究人员展示了如何通过使用具有可调机械性能的3D可打印基于支链淀粉的水凝胶来实现这一目标。

普鲁兰多糖是一种非离子型线性多糖，由淀粉天然产生。它具有许多优点：可生物降解、可食用、生物和血液相容、无毒、无免疫原性、无致突变性和非致癌性，并且易溶于水，可形成透明和粘稠的水凝胶。作为一种预防术后问题的防粘屏障层，在化妆品中得到了广泛的应用。它具有抗自由基特性，已用于纳米纤维或食品保存涂层中，用于食品保鲜，以及用于组织工程和再生医学。

研究人员表示，“我们推断普鲁兰多糖可以在其羟基上进行定制改性，具有所需的化学部分（例如化学可聚合基团），以产生可调节机械性能的3D交联结构。事实上，尽管有这些具有吸引力的化学特征，但迄今为止，普鲁兰在生成具有特定2D和3D形状和形态的支架或培养系统方面的潜力仍未被探索。”

研究人员合成了用多尺度光辅助3D打印技术印刷的甲基丙烯酸普鲁兰（PulMA）水凝胶。使用立体光刻和双光子光刻技术，他们制作了从毫米到几微米以及悬浮结构的3D图案。

他们继续说道，“通过进一步将材料设计成光敏配方，我们通过空间控制照射（SL）构建了复杂的3D形状，克服了目前在第三维结构上的局限性。通过添加能够调节PulMA水凝胶的弹性模量和吸水性的双功能交联剂来控制机械性能，特别是刚性。”
将细胞系和间充质干细胞（MSC）接种在微观和宏观3D结构上以测试生物反应。测试显示细胞存活且具有代谢活性，只有在纤连蛋白或纤维蛋白功能化的情况下才粘附。

“由于在同一结构中整合多尺度模式可能是组织工程和再生医学领域以及水凝胶制造领域向前迈出的重要一步，这两种不同的规模和技术尚未见报道，本研究证实PulMA水凝胶是优异的基质在适当的功能化后支持细胞培养，具有赋予的机械性能和3D打印特征尺寸。”研究人员总结道，“另一方面，PulMA的非粘性特性可以对2D和3D中的粘合剂区域和单个细胞以及单层的图案化进行微调，从而通过微细加工为细胞工程提供了巨大的机会。将来，SLA和TPL在预先嵌入的细胞存在下制造可能是可行的，因为Pulma在没有毒性或低毒性的情况下分别使用可见光和红外辐射。”

来源：增材之光