Forskerhold udvikler bioblæk til at printe terapeutiske midler i 3-D

Et team af forskere ved Texas A&M University har udviklet en innovativ måde at printe terapi i 3-D til regenerativ medicin.

3-D bioprint dukker op som en lovende metode til hurtigt at fremstille celleholdige konstruktioner til design af nye, sund og rask, funktionelle væv. Imidlertid, en af ​​de største udfordringer i 3-D bioprint er manglende kontrol over cellulære funktioner. Vækstfaktorer, som er en særlig klasse af proteiner, kan styre cellulær skæbne og funktioner. Imidlertid, disse vækstfaktorer kan ikke nemt inkorporeres i en 3-D-printet struktur i længere tid.

I en nylig undersøgelse udført på Texas A&M, forskere i Dr. Akhilesh K Gaharwars laboratorium i Institut for Biomedicinsk Teknik formulerede et bioblæk bestående af 2-D mineralske nanopartikler til sekvestrering og 3-D print terapi på præcise steder. Deres resultater blev offentliggjort i Avancerede sundhedsmaterialer .

Holdet har designet en ny klasse af hydrogel bioinks - 3-D strukturer, der kan absorbere og tilbageholde betydelige mængder vand - fyldt med terapeutiske proteiner. Dette bioblæk er lavet af en inert polymer, polyethylenglycol (PEG), og er fordelagtig til vævsteknologi, fordi det ikke provokerer immunsystemet. Imidlertid, på grund af lav viskositet af PEG-polymeropløsningen, det er svært at 3-D-printe denne type polymer. For at overvinde denne begrænsning, holdet har fundet ud af, at kombination af PEG-polymerer med nanopartikler fører til en interessant klasse af bioink-hydrogeler, der kan understøtte cellevækst og kan have forbedret printbarhed sammenlignet med polymerhydrogeler alene.

Denne nye teknologi, baseret på en nanoclay platform udviklet af Gaharwar, Assisterende professor, kan bruges til præcis deponering af proteinterapi. Denne bioink-formulering har unikke forskydningsfortyndende egenskaber, der tillader materialet at blive injiceret, stop hurtigt med at flyde og kurer derefter for at blive på plads, hvilket er yderst ønskeligt til 3-D bioprint applikationer.

"Denne formulering, der bruger nanoler, binder det terapeutiske middel af interesse for øget celleaktivitet og spredning, " sagde Dr. Charles W. Peak, seniorforfatter på undersøgelsen. "Ud over, den forlængede levering af det bioaktive terapeutiske middel kan forbedre cellemigration inden for 3-D printede stilladser og kan hjælpe med hurtig vaskularisering af stilladser."

Gaharwar sagde, at den forlængede levering af det terapeutiske middel også kunne reducere de samlede omkostninger ved at reducere den terapeutiske koncentration samt minimere de negative bivirkninger forbundet med suprafysiologiske doser.

"Samlet set, denne undersøgelse giver principbevis til at udskrive proteinterapi i 3-D, der kan bruges til at kontrollere og styre cellefunktioner, " han sagde.