Bioinchiostri basati sul biomateriale marino con alginato e gelatina di pesce

Una delle sfide nel campo della bioprinting è lo sviluppo di bioinchiostri  sicuri ed efficaci. In un documento intitolato ” Bioink basati sul biomateriale marino per la generazione di manufatti in tessuto stampato in 3D “, un gruppo di ricercatori discute lo sviluppo di un bioink utilizzando alginato e gelatina di pesce (gelatina di f). Hanno creato una rete polimerica interpenetrante a base marina (IPN) costituita da reti di alginato e f-gelatina metacrilile (f-GelMA), rispettivamente mediante metodi di reticolazione fisica e chimica.

“In questo studio, quattro diverse concentrazioni di alginato (1%, 2%, 3% e 4%) e tre basse concentrazioni di f-GelMA (4%, 5% e 6%) sono state studiate e trovate per formare il doppio idrogenati di alginato / f-GelMA in rete “, spiegano i ricercatori. “Nel test delle proprietà meccaniche, l’idrogel di alginato puro ha mostrato un aumento tipico della resistenza meccanica con l’aumento di concentrazione e bassa resistenza meccanica quando il suo modulo di compressione era di circa 40 kPa, anche al 4% di alginato, rispetto a alginato / f-GelMA IPN idrogel in cui il modulo di alginato / f-GelMA era di circa 40 kPa all’1% di alginato. “

Questo ha dimostrato che la resistenza meccanica degli idrogel è stata significativamente aumentata utilizzando una doppia rete alginato e f-GelMA. Secondo i ricercatori, la gamma di resistenza meccanica regolabile nell’idrogel alginato / f-GelMA sarebbe sufficiente per soddisfare le diverse esigenze dei diversi tessutis.

I ricercatori hanno anche eseguito test di gonfiamento con idrogel di alginato puro come gruppo di controllo, e hanno trovato che il rapporto di rigonfiamento di massa diminuiva con l’aumento della concentrazione di alginato.

“Per l’idrogel di alginato / f-GelMA, il rapporto di rigonfiamento di massa per tutti i gruppi testati era inferiore rispetto al gruppo di alginato puro”, proseguono i ricercatori. “Ciò era dovuto all’aumentata densità di reticolazione dall’aggiunta di f-GelMA che ha generato ulteriori reti polimeriche tramite legame covalente … Le proprietà di rigonfiamento dell’idrogel dipendono principalmente dalla dimensione dei pori dell’idrogel, dalla concentrazione del polimero, dalla densità del cross-linking e dall’interazione con solventi. “

I ricercatori hanno anche studiato le caratteristiche di degradazione degli hyrdogel. Il tasso di degradazione dell’alginato / f-GelMA in una soluzione salina era simile per il 2% e il 4% di alginato, sebbene il 2% si degradasse più rapidamente. Anche la morfologia degli idrogel è stata testata e l’alginato / f-GelMA ha mostrato una struttura altamente porosa, che può fornire abbastanza spazio per il trasporto di nutrienti e lo scambio di gas per la sopravvivenza cellulare.

“Per valutare il comportamento cellulare ed esaminare la fattibilità (vitalità cellulare, adesione e proliferazione cellulare) di idrogel di alginato / f-GelMA, sono stati eseguiti saggi di adesione cellulare e di incapsulamento di cellule 3D per esaminare la capacità di legarsi all’impalcatura di alginato / f-GelMA che è cruciale per la sopravvivenza delle cellule “, affermano i ricercatori. “… Le cellule NIH-3T3 incapsulate sono state coltivate per sette giorni e la vitalità cellulare è stata determinata utilizzando kit di analisi LIVE / DEAD. Come mostrato nella Figura 3C, le cellule hanno mantenuto un’elevata vitalità durante il periodo di coltura (uno, tre, cinque e sette giorni) e hanno dimostrato che le cellule possono mantenere i tassi di sopravvivenza a lungo termine nell’idrogel di alginato / f-GelMA. “

I risultati dei test hanno dimostrato che l’idrogel di alginato / f-GelMA ha molte promesse per le applicazioni di ingegneria tissutale, compreso il bioprinting 3D. Per confermare ulteriormente la morfologia e la vitalità cellulare nel processo di stampa 3D, è stato stampato uno scaffold a due strati e il saggio Live / Dead è stato condotto per studiare il rapporto di sopravvivenza cellulare. Lo scaffold mostrava una soddisfacente disposizione 3D sotto microscopia con vitalità delle cellule alte.

Questo studio è stata la prima incidenza dell’uso di alginato e f-GelMA per la biostampa 3D, e i risultati positivi hanno portato i biopolimeri marini a sostituire i biopolimeri con risorse di mammiferi, che possono portare malattie o essere soggetti a restrizioni religiose.

Gli autori del documento includono Xiaowei Zhang, Gyeong Jin Kim, Min Gyeong Kang, Jung Ki Lee, Jeong Wook Seo, Jeong Tae Do, Kwonho Hong, Jae Min Cha, Su Ryon Chin e Hojae Bae.

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