Biológiailag kompatibilis hidrogélt nyomtattak cellulózból

Olasz és svéd szerzők számolnak be publikációjukban arról, hogyan használtak fel cellulózalapú tintát biokompatibilis hidrogélnyomtatáshoz.

A tintához módosított karboxi-metil-cellulózt használtak, melyet digitális fényfeldolgozási eljárással (DLP) nyomtattak ki. Bár a cellulózt általában töltőanyagként használják, volt már rá példa, hogy tintaalapanyagként kísérleteztek vele. A kutatást a lignocellulózos biopolimerek tanulmányozásával kezdték a szerzők, majd kifejtették, hogy ezek az anyagok számos lehetőséget kínálnak a DLP-vel történő nyomtatásra, míg a karboximetil-cellulózt (CMC) gyakran használják élelmiszerekben, festékekben és mosószerekben is. A nyomtatáshoz használt anyag fenntartható forrásból származik, amely előnyös a bionyomtatásban.

Az FDA által jóváhagyott és biokompatibilisnek tekinthető CMC vízben oldódó, sokoldalú anyag, mely ideális jelöltnek tekinthető új, fényre keményedő gyanták előállításához a DLP-alapú nyomtatási eljárások során. Az ilyen típusú anyagok sajátossága, hogy hasonlóak a sejtjeink mikrokörnyezetéhez, az extracelluláris mátrixban található glükózaminoglikánhoz.

„Sokoldalúságának, előnyös tulajdonságainak és vízben való oldhatóságának tudatában arra számítottunk a CMC-vel kapcsolatban, hogy ideális alapanyag lehet az új, fényre keményedő gyanták előállításához” – idézi a szerzőket a 3DPrint.com. „Ugyanakkor a fényalapú nyomtatási technikák alkalmazásához reaktív, fényre keresztkötésekkel összekapcsolható funkcionális csoportok szükségesek, ami azt jelenti, hogy a CMC-nek funkcionalizáláson kell átesnie a tintakészítmény előállításához.”

A készítmény tulajdonságai

A kiértékelés során a szerzők a hidrogélek tápközegben (DMEM) való kompatibiliását is megvizsgálták, szolubilizált M-CMC-vel. A reológiai tulajdonságokat (tárolási modulus és veszteségi modulus) ultraibolya-keményítés során vizsgálták a CMC / DMEM / LAP és az M-CMC / víz / LAP szempontjából.

Bár az M-CMC / DMEM / LAP készítmény enyhe késlekedést mutatott a kikeményedési folyamat során, a DMEM közeg a 3D-nyomtatáshoz elegendő mennyiségű fényt volt képes átengedni. Mind a CMC / DMEM / LAP, mind az M-CMC / víz / LAP készítmények stabilnak bizonyultak 90 másodperc UV-besugárzás után. Ennek köszönhetően mindkét készítményből hasonló hidrogélek készültek, így ezt az eljárást a kutatók rendkívül ígéretesnek tekintik a többi DLP-vel nyomtatott biokompatibilis anyaggal összehasonlítva.

Az anyag flexibilitását jól tükrözi, hogy a kutatók képesek voltak különféle mintázatok létrehozására, mint például hengerek, párhuzamos csövek és egyéb összetett szerkezetek (ezek mindegyike az M-CMC / DMEM / LAP vagy az M-CMC / víz / LAP készítményekből származott.)

Zöld út a „biokompatibilis” jelző felé

A további tesztek kimutatták, hogy az így készített hidrogélek stabilak, rugalmasak és a fotokötődés reakciója befejeződött, azaz további deformáció nem várható. A cellulóz alapú tinta egyelőre csak átlátszó formában létezik. Bár színezékekkel módosítható lenne a fény diffúziója, fennáll a citotoxicitás veszélye, ami arra késztette a szerzőket, hogy egyelőre kerüljék azok alkalmazását.

A térhálósodást és a reaktivitást, valamint a kompressziós teszteket, a duzzadási képesség értékelését és a citotoxicitási teszteket a kutatócsoport további tesztekkel is megerősítette, így megbizonyosodva arról, hogy a LAP fotoiniciátor vagy a reakcióban nem résztvevő polimerláncok felszabadulása miatt sem alakult ki sejthalál.

A tesztek eredményei alapján a kutatók tehát arról számoltak be, hogy a vizsgált anyaggal kapcsolatban citotoxicitásnak nincs jele, és a kontrollmintákhoz hasonló életképességű sejtekkel való tesztek sikerrel zárultak.

Hegyi Heni/NEW technology