Met 3D-bioprinting kunnen kunstmatige steigers worden gemaakt die natuurlijk weefsel nabootsen. Het beheersen van de cellulaire organisatie binnen die geconstrueerde steigers voor regeneratieve toepassingen is een complex en uitdagend proces.

Celweefsels hebben de neiging om sterk geordend te zijn in termen van ruimtelijke verdeling en uitlijning, dus bioengineered cellulaire scaffolds voor tissue engineering-toepassingen moeten sterk lijken op deze oriëntatie om te kunnen presteren als natuurlijk weefsel.

In Technische Natuurkunde Beoordelingen , van AIP Publishing, een internationaal onderzoeksteam beschrijft zijn aanpak voor het sturen van de celoriëntatie in gedeponeerde hydrogelvezels via een methode die multicompartimentele bioprinting wordt genoemd.

Het team gebruikt statische menging om gestreepte hydrogelvezels te fabriceren die zijn gevormd uit opeengepakte microfilamenten van verschillende hydrogels. In deze structuur, sommige compartimenten bieden een gunstige omgeving voor celproliferatie, terwijl anderen fungeren als morfologische aanwijzingen die de celuitlijning aansturen. De geprinte vezel op millimeterschaal met de microschaaltopologie kan de cellen snel ordenen naar snellere rijping van het gemanipuleerde weefsel.

"Deze strategie werkt op twee principes, " zei Ali Tamayol, co-auteur en een universitair hoofddocent in biologische engineering bij UConn Health. "De vorming van topografieën is gebaseerd op het ontwerp van vloeistof in mondstukken en gecontroleerde vermenging van twee afzonderlijke voorlopers. Na verknoping, de interfaces van de twee materialen dienen als 3D-oppervlakken om topografische aanwijzingen te geven aan cellen die zijn ingekapseld in het celpermissieve compartiment."

Op extrusie gebaseerde bioprinting is de meest gebruikte bioprintmethode. Bij op extrusie gebaseerd bioprinten, de geprinte vezels zijn typisch enkele honderden micrometers groot met willekeurig georiënteerde cellen, dus een techniek die topografische aanwijzingen geeft aan de cellen in deze vezels om hun organisatie te sturen, is zeer wenselijk.

Conventioneel extrusie-bioprinten lijdt ook aan hoge schuifspanning die op de cellen wordt uitgeoefend tijdens de extrusie van fijne filamenten. Maar de fijne schaalkenmerken van de voorgestelde techniek zijn passief en brengen geen andere parameters van het drukproces in gevaar.

Om de cellulaire organisatie te sturen, volgens de ploeg op extrusie gebaseerde 3D-bioprinted steigers moeten worden gemaakt van zeer fijne filamenten.

"Het maakt het proces uitdagend en beperkt de biocompatibiliteit en het aantal materialen dat kan worden gebruikt, maar met deze strategie kunnen grotere filamenten nog steeds de cellulaire organisatie sturen, ' zei Tamayol.

Deze bioprinttechniek "maakt de productie van de morfologische kenmerken van weefselstructuren mogelijk - met een resolutie tot grootten die vergelijkbaar zijn met de celdimensie - om het cellulaire gedrag te beheersen en biomimetische structuren te vormen, "Zei Tamayol. "En het toont een groot potentieel voor het manipuleren van fibrillaire weefsels zoals skeletspieren, pezen, en banden."