Bio-impression intégrée de structures tissulaires à l’aide d’un milieu sous-microgel κ-carraghénane

Résumé

Cette étude présente un nouveau bain suspendu sous-microgel κ-carraghénane, présentant des propriétés de transition réversibles remarquables de brouillage-déblocage. Ces attributs contribuent à la construction de tissus et d’organes biomimétiques dans la bio-impression 3D intégrée. L’impression réussie de tissus de type cœur/œsophage avec une résolution élevée et une croissance cellulaire démontre des applications de bio-impression et d’ingénierie tissulaire de haute qualité.

Résumé

La bio-impression tridimensionnelle (3D) intégrée utilisant un bain de support d’hydrogel granulaire est apparue comme une technique essentielle pour créer des échafaudages biomimétiques. Cependant, la conception d’un milieu de suspension de gel approprié qui équilibre le dépôt précis de bio-encre avec la viabilité et la fonction cellulaires présente de multiples défis, en particulier pour obtenir les propriétés viscoélastiques souhaitées. Ici, un nouveau bain de support de gel κ-carraghénane est fabriqué grâce à un processus de broyage mécanique facile à utiliser, produisant des particules homogènes à l’échelle submicroscopique. Ces sous-microgels présentent un comportement d’écoulement typique de Bingham avec une faible contrainte d’élasticité et des propriétés d’amincissement par cisaillement rapide, ce qui facilite le dépôt en douceur des bio-encres. De plus, la transition gel-sol réversible et les capacités d’auto-guérison du réseau de microgels κ-carraghénane garantissent l’intégrité structurelle des constructions imprimées, permettant la création de structures tissulaires complexes et multicouches avec des caractéristiques architecturales définies. Après l’impression, les sous-microgels κ-carraghénane peuvent être facilement éliminés par un simple lavage salin tamponné au phosphate. D’autres bio-encres avec des bio-encres chargées de cellules démontrent que les cellules à l’intérieur des constructions biomimétiques ont une viabilité élevée de 92 % et étendent rapidement les pseudopodes, tout en maintenant une prolifération robuste, ce qui indique le potentiel de cette stratégie de bio-impression pour la fabrication de tissus et d’organes. En résumé, ce nouveau milieu sous-microgel κ-carraghénane apparaît comme une voie prometteuse pour la bio-impression intégrée d’une qualité exceptionnelle, ayant de profondes implications pour le développement in vitro de tissus et d’organes modifiés.

Introduction

Les échafaudages d’ingénierie tissulaire, y compris les fibres électro-filées, les éponges poreuses et les hydrogels polymères, jouent un rôle central dans la réparation et la reconstruction des tissus et des organes endommagés en fournissant un cadre structurel soutenant la croissance cellulaire, la régénération des tissus et la restauration de la fonction des organes ^1,2,3. Cependant, les échafaudages traditionnels rencontrent des difficultés pour reproduire avec précision les structures des tissus natifs, ce qui entraîne un décalage entre les tissus modifiés et les tissus ....

Protocole

1. Préparation du bain de suspension sous-microgel κ-carraghénane

1. Préparez 500 ml de bain suspendu de κ-carraghénane (0,35 % poids/vol) en ajoutant 1,75 g de poudre de κ-carraghénane dans 500 ml de solution saline tamponnée au phosphate (PBS, pH 7,4) dans une bouteille en verre de 1 000 ml.
2. Introduisez une barre d’agitation magnétique de 70 mm dans la bouteille en verre pour mélanger le mélange aqueux. Serrez le bouchon de la bouteille en verre, puis desserrez-le d’un demi-tour.
3. Placez la bouteille en verre dans un bain-marie à 70 °C et chauffez-la. Allumez l’agitateur magnétique à une vitesse ....

Discussion

La préparation de bains de suspension sub-microgel κ-carraghénane pour une utilisation dans la bio-impression est un processus soigneusement orchestré qui implique plusieurs étapes critiques pour s’assurer que le support résultant présente les propriétés souhaitées pour soutenir les bio-encres. Initialement, une solution de κ-carraghénane est préparée en dissolvant la poudre de κ-carraghénane dans de l’eau désionisée à des températures ?.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D bioprinter	Custom-designed
4’,6-Diamidino-2-Phenylindole	Solarbio Life Science	C0065	Ready-to-use
405 nm UV light	EFL	XY-WJ01
Cell Counter	Corning	Cyto smart 6749
Confocal laser scanning microscope	Leica	STELLARIS 5
DMEM high glucose	VivaCell	C3113-0500	High Glucose, with Sodium Pyruvate and L-Glutamine
Dynamic rotational rheometer	TA Instrument	Discovery HR-20
Esophageal smooth muscle cells	Supplied by the Department of Cell Biology and Regenerative Medicine, Health Science Center, Ningbo University		Primary cells from the rabbit esophagus
Fetal bovine serum	UE	F9070L
Fluorescein isothiocyanate labeled phalloidin	Solarbio Life Science	CA1610	300T
Gelatin methacrylate	EFL	EFL-GM-60	60% substitution
k-carrageenan	Aladdin	C121013-100g	Reagent grade
Lithium Phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphinate	Aladdin	L157759-1g	365~405 nm
Live-Dead kit	beyotime	C2015M
Microplate reader	Potenov	PT-3502B
Paraformaldehyde	Solarbio Life Science	P1110	4%
Penicillin/streptomycin	Solarbio Life Science	MA0110	100 ´
Phosphate buffered saline	VivaCell	C3580-0500	pH 7.2-7.4
Silk fibroin methacrylate	EFL	EFL-SilMA-001	39% substitution
Triton X-100	Solarbio Life Science	T8200
Trypsin-EDTA	VivaCell	C100C1	0.25%, without phenol red