Toch waren er beperkingen aan dit eerdere onderzoek. "Het was moeilijk om organische en anorganische 3D-composietmaterialen met een precieze structuur te fabriceren door middel van laser-3D-printen", zegt Kazutoshi Iijima, universitair hoofddocent aan de technische faculteit van de Yokohama National University.

Laserscanning-stereolithografie, een 3D-printtechnologie, kan high-definition modellen van botten produceren. Het team koos voor een fabricagemethode die laserscanning-stereolithografie combineert met een alternatief inweekproces. Met deze fabricagemethode construeerde het team hydrogelmodellen op microformaat van gepolymeriseerd gelatine-methacrylaat, een biocompatibel verknoopbaar polymeer dat wordt gebruikt bij bioprinting. Ze hebben de modellen aangepast met HAP door gebruik te maken van het alternatieve weekproces met een oplossing van calcium- en fosfaationen. Deze studie is de eerste demonstratie van HAP-modificatie aan 3D-geprinte modellen met een complexere structuur, waarbij gebruik wordt gemaakt van het alternatieve inweekproces.

Ze ontwierpen en vervaardigden eenvoudige, lijnvormige modellen en een piramidevormig model met een complexe structuur. Hierdoor konden ze de gefabriceerde modellen van verschillende afmetingen aanpassen met HAp, met behulp van de alternatieve weekprocesmethode, zonder de microstructuur te veranderen die door stereolithografie werd gecreëerd.

Ze testten hun modellen onder verschillende omstandigheden door de onderdompelingstijd en het aantal afwisselende weekprocescycli te veranderen. Het team kon de dikte van de HAP-laag controleren door de omstandigheden van het afwisselende weekproces te veranderen. Ze analyseerden de samengestelde lijnmodellen en onderzochten het mechanisme van HAp-vorming door afwisselend weekproces in de hydrogels.

"Door de laser-3D-printtechnologie en het alternatieve inweekproces te combineren, is het mogelijk geworden om precieze 3D-composietmaterialen van gelatine, methacrylaat en hydroxyapatiet met een precieze structuur te construeren", zegt Hiroki Miyajima, een speciaal aangestelde assistent-professor bij de faculteit techniek van de Yokohama National University. .

Vooruitkijkend hoopt het team bot- en beenmergmodellen te ontwikkelen die de microstructuur van botten nabootsen en die bijdragen aan de regeneratieve geneeskunde, zoals de regeneratie van botweefsel en de uitbreiding van hematopoëtische stamcellen.

Het onderzoeksteam bestaat uit Kaori Kojima, Hiroki Touji, Kodai Onodera, Masaru Mukai, Shoji Maruo en Kazutoshi Iijima van de Yokohama National University, Japan.

Meer informatie: Hiroki Miyajima et al., Microfabricage van gelatine-methacrylaat/hydroxyapatiet-composieten door gebruik te maken van een alternatief weekproces, ACS Biomaterials Science &Engineering (2023). DOI:10.1021/acsbiomaterials.3c01046

Aangeboden door Yokohama National University