使用Pulma水凝膠進行3D打印細胞培養(yǎng)

仿生水凝膠在醫(yī)學應用中提供了多種機會，據一組研究人員稱，“多糖水凝膠用于多尺度3D打印普魯蘭支架。”但合成微環(huán)境的產生模擬了天然組織生態(tài)位對細胞生長和分化的影響。需要新的方法來控制水凝膠特征分辨率、生物功能化和機械性能。在論文中，研究人員展示了如何通過使用具有可調機械性能的3D可打印基于支鏈淀粉的水凝膠來實現這一目標。

普魯蘭多糖是一種非離子型線性多糖，由淀粉天然產生。它具有許多優(yōu)點：可生物降解、可食用、生物和血液相容、無毒、無免疫原性、無致突變性和非致癌性，并且易溶于水，可形成透明和粘稠的水凝膠。作為一種預防術后問題的防粘屏障層，在化妝品中得到了廣泛的應用。它具有抗自由基特性，已用于納米纖維或食品保存涂層中，用于食品保鮮，以及用于組織工程和再生醫(yī)學。

研究人員表示，“我們推斷普魯蘭多糖可以在其羥基上進行定制改性，具有所需的化學部分（例如化學可聚合基團），以產生可調節(jié)機械性能的3D交聯結構。事實上，盡管有這些具有吸引力的化學特征，但迄今為止，普魯蘭在生成具有特定2D和3D形狀和形態(tài)的支架或培養(yǎng)系統方面的潛力仍未被探索�！�

研究人員合成了用多尺度光輔助3D打印技術印刷的甲基丙烯酸普魯蘭（PulMA）水凝膠。使用立體光刻和雙光子光刻技術，他們制作了從毫米到幾微米以及懸浮結構的3D圖案。

他們繼續(xù)說道，“通過進一步將材料設計成光敏配方，我們通過空間控制照射（SL）構建了復雜的3D形狀，克服了目前在第三維結構上的局限性。通過添加能夠調節(jié)PulMA水凝膠的彈性模量和吸水性的雙功能交聯劑來控制機械性能，特別是剛性。”
將細胞系和間充質干細胞（MSC）接種在微觀和宏觀3D結構上以測試生物反應。測試顯示細胞存活且具有代謝活性，只有在纖連蛋白或纖維蛋白功能化的情況下才粘附。

“由于在同一結構中整合多尺度模式可能是組織工程和再生醫(yī)學領域以及水凝膠制造領域向前邁出的重要一步，這兩種不同的規(guī)模和技術尚未見報道，本研究證實PulMA水凝膠是優(yōu)異的基質在適當的功能化后支持細胞培養(yǎng)，具有賦予的機械性能和3D打印特征尺寸。”研究人員總結道，“另一方面，PulMA的非粘性特性可以對2D和3D中的粘合劑區(qū)域和單個細胞以及單層的圖案化進行微調，從而通過微細加工為細胞工程提供了巨大的機會。將來，SLA和TPL在預先嵌入的細胞存在下制造可能是可行的，因為Pulma在沒有毒性或低毒性的情況下分別使用可見光和紅外輻射。”

來源：增材之光