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甲基丙烯酸酐化明胶-甲壳素纳米晶须生物墨水的特性和3D打印效果
编辑人员丨6天前
目的:探讨由甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)和甲壳素纳米晶须(ChiNC)组成的混合生物墨水的物理特征、生物相容性,以及3D打印效果。方法:2021年5月至2022年12月,于100 mg/ml GelMA生物墨水中添加ChiNC,制备成ChiNC浓度分别为5、10、20 mg/ml的混合生物墨水,分别命名为GC5、GC10、GC20组,与未添加ChiNC的GelMA生物墨水(GC0组)共同实验。采用扫描电镜观察4组生物墨水光固化后形成的水凝胶的横截面,计算孔隙率。称量各组水凝胶溶胀前后质量,计算平衡溶胀比。将4组生物墨水加入48孔板中,光固化成水凝胶,表面种植人脐静脉内皮细胞(HUVECs),于培养基中培养至第1、3、7天分别行CCK-8实验检测吸光度 A值,比较4组水凝胶中细胞的增殖速度。4组生物墨水中添加HUVECs,打印网格状支架,于培养基中培养至第1、7天分别行Live-Dead染色,观察细胞存活率。采用打印挤出成丝实验,观察各组生物墨水挤出时的连续成丝性,比较各组的打印效果。采用最佳配比的混合生物墨水3D打印模拟膀胱壁黏膜层、黏膜下层和肌层解剖结构的组织工程膀胱补片,观察打印结构的稳定性和保真度,验证混合生物墨水打印多层复杂结构的可行性。 结果:扫描电镜观察结果显示,GC0、GC5、GC10、GC20组水凝胶的孔隙率分别为(51.43±6.23)%、(51.85±6.47)%、(50.55±4.59)%和(42.49±2.20)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.9994、 P=0.9948、 P=0.1200)。GC0组平衡溶胀比为9.37±0.49,低于GC5组(8.81±0.41, P=0.0457)、GC10组(7.95±0.19, P<0.01)、GC20组(7.71±0.14, P<0.01),差异均有统计学意义。CCK-8检测结果显示,GC0、GC5、GC10、GC20组培养第1天的吸光度 A值分别为0.357±0.007、0.350±0.012、0.360±0.009、0.345±0.018,GC10组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.9332、 P=0.5464、 P=0.4937);培养第3天的吸光度 A值分别为0.634±0.010、0.704±0.009、0.755±0.012、0.653±0.015,GC10组与其他3组比较差异均有统计学意义( P<0.01、 P=0.0033、 P=0.0002);培养第7天的吸光度 A值分别为0.846±0.026、0.930±0.043、1.001±0.031、0.841±0.024,GC10组与其他3组比较差异均有统计学意义( P=0.0012、 P=0.1390、 P=0.0010)。GC0、GC5、GC10、GC20组培养第1天的HUVECs细胞存活率分别为(90.13±1.63)%、(90.6±2.45)%、(92.58±2.15)%、(91.40±3.17)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.9869、 P=0.3093、 P=0.8008);培养第7天的细胞存活率分别为(89.97±3.10)%、(92.18±2.21)%、(92.05±2.25)%、(90.12±1.97)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.3965、 P=0.4511、 P=0.9995)。打印挤出成丝测试结果显示,GC0组在24℃~25℃时挤出连续且能成丝,GC10组在24℃~27℃时挤出连续且能成丝。使用GC10组打印组织工程膀胱补片,结果显示打印的补片稳定,无坍塌,保真度高。 结论:在GelMA中添加ChiNC能促进细胞黏附、增殖,扩大GelMA生物墨水的打印窗口。在GelMA中添加10 mg/ml ChiNC制备的混合生物墨水的生物相容性良好,能打印模拟天然膀胱壁解剖结构的组织工程膀胱补片。
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编辑人员丨6天前
