Opdagelse af biomateriale muliggør 3D-udskrivning af vævslignende vaskulære strukturer

Et internationalt team af forskere har opdaget et nyt materiale, der kan 3D-printes for at skabe vævslignende vaskulære strukturer.

I en ny undersøgelse offentliggjort i dag i Naturkommunikation , ledet af professor Alvaro Mata ved University of Nottingham og Queen Mary University London, forskere har udviklet en måde at 3D-udskrive grafenoxid med et protein, der kan organisere sig i rørformede strukturer, der replikerer nogle egenskaber ved vaskulært væv.

Professor Mata sagde:"Dette arbejde giver muligheder inden for biofabrikation ved at muliggøre simulatøs top-down 3D-bioprinting og bottom-up selvsamling af syntetiske og biologiske komponenter på en ordnet måde fra nanoskalaen. Her, vi biofabricerer mikroskala kapillærlignende fluidiske strukturer, der er kompatible med celler, udviser fysiologisk relevante egenskaber, og har kapacitet til at modstå flow. Dette kan muliggøre genskabelse af vaskulatur i laboratoriet og få konsekvenser for udviklingen af ​​sikrere og mere effektive lægemidler, hvilket betyder, at behandlinger potentielt kan nå patienter meget hurtigere. "

Materiale med bemærkelsesværdige egenskaber

Selvmontering er den proces, ved hvilken flere komponenter kan organisere sig i større veldefinerede strukturer. Biologiske systemer er afhængige af denne proces til kontrollerbart at samle molekylære byggesten til komplekse og funktionelle materialer, der udviser bemærkelsesværdige egenskaber, såsom evnen til at vokse, replikere, og udføre robuste funktioner.

Det nye biomateriale er fremstillet ved selvsamling af et protein med grafenoxid. Monteringsmekanismen gør det muligt for de fleksible (uordnede) områder af proteinet at bestille og tilpasse sig grafenoxidet, skaber et stærkt samspil mellem dem. Ved at kontrollere måden, hvorpå de to komponenter blandes, det er muligt at guide deres samling i skalaer med flere størrelser i nærvær af celler og ind i komplekse robuste strukturer.

Materialet kan derefter bruges som et 3D-tryk bioink til at udskrive strukturer med indviklede geometrier og opløsninger ned til 10 um. Forskergruppen har demonstreret evnen til at bygge vaskulære strukturer i nærvær af celler og udvise biologisk relevante kemiske og mekaniske egenskaber.

Dr. Yuanhao Wu er hovedforsker på projektet, hun sagde:"Der er en stor interesse for at udvikle materialer og fremstillingsprocesser, der efterligner dem fra naturen. Men evnen til at bygge robuste funktionelle materialer og enheder gennem selvsamling af molekylære komponenter har indtil nu været begrænset. Denne forskning introducerer en ny metode til at integrere proteiner med grafenoxid ved selvsamling på en måde, der let kan integreres med additiv fremstilling for let at fremstille biofluidiske enheder, der giver os mulighed for at replikere nøgledele af menneskelige væv og organer i laboratoriet. "