3D-Druck komplexer GelMA-basierter Gerüste mit Nanoton

Chinesische Wissenschaftler beschäftigen sich weiter mit dem erfolgreichen Bioprint in dem Paper „3D printing of complex GelMA-based scaffolds with nanoclay“. Dabei wird untersucht, warum photovernetzbares Gelatine-Methacrylat (GelMA) für Forscher, die Gewebe herstellen wollen, so verlockend geworden ist. In einer Reihe von Hindernissen ist GelMA jedoch keine Ausnahme – eingeschränkt durch Viskositätsprobleme und lange Vernetzungszeiten.

Die Autoren beschlossen, die Tinte weiter mit Nanoton zu verstärken, um stabile, komplexe Gerüste drucken zu können. Während dieser Studie haben die Forscher versucht, einige grundlegende Fragen zum Drucken dieser Tinte zu beantworten, einschließlich des Druckbarkeitsfensters, der allgemeinen Eigenschaften (Porosität, mechanische Festigkeit usw.) und der Biokompatibilität.

Bei dem Versuch, mehrere Probleme bei der Verwendung von GelMA zu überwinden, wie z. B. niedrige Viskosität und lange Zeit für die Vernetzung, untersuchten sie die Verwendung von Vorvernetzung, Nachvernetzung, In-situ-Vernetzung und Zwei-Schritt-Vernetzung. Letztendlich bestand der Konsens darin, dass alle Methoden ungeeignet waren, was zu einer geringeren Stabilität führte. Mit dem Zusatz von Nanoton entdeckten die Autoren jedoch, dass die Tinte eine höhere Viskosität hatte und die GelMA-Gerüste eine bessere Formtreue hatten.

“Nach der Extrusion wandelte sich der Nanoton bei Freisetzung der Scherspannung rasch in den Gelzustand um, wodurch ein stabiles Hydrogelfilament gebildet wurde”, sagten die Autoren. “Schließlich wurde die 3D-Struktur Schicht für Schicht durch Stapeln des Filaments gedruckt, und das GelMA innerhalb des Filaments wurde unter UV-Licht kovalent vernetzt, was zu einem stabilen Gerüst führt.”

Es stellte sich heraus, dass mit der GelMA/Nanoton-Tinte komplexe 3D-Gerüste wie ein bionisches Ohr und ein verzweigtes Gefäß gedruckt werden konnten. Darüber hinaus verbesserte der Zusatz von Nanoton die Porosität, erhöhte die mechanische Festigkeit, verringerte das Degradationsverhältnis und behielt eine gute Biokompatibilität der gedruckten Gerüste bei.

Dieses Verfahren bietet eine einfache Möglichkeit, komplexe Gerüste mit guter Formflexibilität und biologischer Leistung und damit zu bedrucken könnte neue potenzielle Anwendungen für die individuelle Therapie von Gewebedefekten eröffnen.