Name: 3d printed porous cellulose nanocomposite hydrogel scaffolds
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00
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本研究は、クヌート ・ アリス バレンベリー財団 (バレンベリー木材科学センター)、スウェーデン研究評議会、VR (Bioheal、DNR 2016-05709 と DNR 2017-04254) によって財政上支えられます。

1. 前駆体の調製
<ol><li>セルロース微結晶懸濁液の準備 注: マシュー、によって報告された手順に従ってセルロース結晶の分離を行うら30。<ol>
<li>ナノ結晶セルロースを追加して 2 wt % の希薄 17 wt % サスペンションに蒸留水 2 l. ミックス超超音波処理と使用より小さいバッチ (250-300 mL) を使用して徹底的に効率的なミキシングのための総ボリュームを作成します。</li>
		<li>50...

<ol>
	<li>Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., Youngblood, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+nanomaterials+review:+structure,+properties+and+nanocomposites.">Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites.</a> Chemical Society Reviews. 40 (7), 3941-3994 (2011).</li><li>Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocellulose:+a+new+ageless+bionanomaterial.">Nanocellulose: a new ageless bionanomaterial.</a> Materials Today. 16 (6), 220-227 (2013).</li><li>Chinga-Carrasco, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+and+limitations+of+nanocelluloses+as+components+in+biocomposite+inks+for+three-dimensional+bioprinting+and+for+biomedical+devices.">Potential and limitations of nanocelluloses as components in biocomposite inks for three-dimensional bioprinting and for biomedical devices.</a> Biomacromolecules. 19 (3), 701-711 (2018).</li><li>Naseri, N., Poirier, J., Girandon, L., Fr&#246;hlich, M., Oksman, K., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3-Dimensional+porous+nanocomposite+scaffolds+based+on+cellulose+nanofibers+for+cartilage+tissue+engineering:+tailoring+of+porosity+and+mechanical+performance.">3-Dimensional porous nanocomposite scaffolds based on cellulose nanofibers for cartilage tissue engineering: tailoring of porosity and mechanical performance.</a> Royal Society of Chemistry Advances. 6 (8), 5999-6007 (2016).</li><li>Naseri, N., Deepa, B., Mathew, A. P., Oksman, K., Girandon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocellulose-Based+Interpenetrating+Polymer+Network+(IPN)+Hydrogels+for+Cartilage+Applications.">Nanocellulose-Based Interpenetrating Polymer Network (IPN) Hydrogels for Cartilage Applications.</a> Biomacromolecules. 17 (11), 3714-3723 (2016).</li><li>Naseri, N., Mathew, A. P., Girandon, L., Fr&#246;hlich, M., Oksman, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+electrospun+nanocomposite+mats+based+on+chitosan-cellulose+nanocrystals+for+wound+dressing:+effect+of+surface+characteristics+of+nanocrystals.">Porous electrospun nanocomposite mats based on chitosan-cellulose nanocrystals for wound dressing: effect of surface characteristics of nanocrystals.</a> Cellulose. 22 (1), 521-534 (2015).</li><li>Xing, Q., Zhao, F., Chen, S., McNamara, J., DeCoster, M. A., Lvov, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+biocompatible+three-dimensional+scaffolds+of+cellulose+microfiber/gelatin+composites+for+cell+culture.">Porous biocompatible three-dimensional scaffolds of cellulose microfiber/gelatin composites for cell culture.</a> Acta Biomaterialia. 6 (6), 2132-2139 (2010).</li><li>Nandgaonkar, A., Krause, W., Lucia, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+cellulosic+composite+scaffolds+for+cartilage+tissue+engineering.">Fabrication of cellulosic composite scaffolds for cartilage tissue engineering.</a> Nanocomposites for musculoskeletal tissue regeneration. , 187-212 (2016).</li><li>Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+3D+printing+and+its+potential+impact+on+biotechnology+and+the+chemical+sciences.">Evaluation of 3D printing and its potential impact on biotechnology and the chemical sciences.</a> Analytical Chemistry. 86 (7), 3240-3253 (2014).</li><li>Markstedt, K., Mantas, A., Tournier, I., Marti&#769;nez A&#769;vila, H., Ha&#776;gg, D., Gatenholm, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+human+chondrocytes+with+nanocellulose-alginate+bioink+for+cartilage+tissue+engineering+applications.">3D bioprinting human chondrocytes with nanocellulose-alginate bioink for cartilage tissue engineering applications.</a> Biomacromolecules. 16 (5), 1489-1496 (2015).</li><li>Sultan, S., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printed+scaffolds+with+gradient+porosity+based+on+a+cellulose+nanocrystal+hydrogel.">3D printed scaffolds with gradient porosity based on a cellulose nanocrystal hydrogel.</a> Nanoscale. 10, 4421-4431 (2018).</li><li>Sultan, S., Siqueira, G., Zimmermann, T., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+printing+of+nano-cellulosic+biomaterials+for+medical+applications.">3D printing of nano-cellulosic biomaterials for medical applications.</a> Current Opinion in Biomedical Engineering. 2, 29-34 (2017).</li><li>Sultan, S., Abdelhamid, H. N., Zou, X., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CelloMOF:+Nanocellulose+Enabled+3D+Printing+of+Metal-Organic+Frameworks.">CelloMOF: Nanocellulose Enabled 3D Printing of Metal-Organic Frameworks.</a> Advanced Functional Materials. , 1805372-1805384 (2018).</li><li>Siqueira, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+Nanocrystal+Inks+for+3D+Printing+of+Textured+Cellular+Architectures.">Cellulose Nanocrystal Inks for 3D Printing of Textured Cellular Architectures.</a> Advanced Functional Materials. 27 (12), 1604619-1604629 (2017).</li><li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-in-One+Cellulose+Nanocrystals+for+3D+Printing+of+Nanocomposite+Hydrogels.">All-in-One Cellulose Nanocrystals for 3D Printing of Nanocomposite Hydrogels.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (9), 2353-2356 (2018).</li><li>Hausmann, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+Cellulose+Nanocrystal+Alignment+during+3D+Printing.">Dynamics of Cellulose Nanocrystal Alignment during 3D Printing.</a> ACS Nano. 12 (7), 6926-6937 (2018).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+assembly+of+cellulose+nanocrystals+during+drying+and+redispersion.">Nanoscale assembly of cellulose nanocrystals during drying and redispersion.</a> ACS Macro Letters. 7 (2), 172-177 (2018).</li><li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+of+tissues+and+organs.">3D bioprinting of tissues and organs.</a> Nature Biotechnology. 32 (8), 773-785 (2014).</li><li>Pati, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+three-dimensional+tissue+analogues+with+decellularized+extracellular+matrix+bioink.">Printing three-dimensional tissue analogues with decellularized extracellular matrix bioink.</a> Nature communications. 5, 3935 (2014).</li><li>Xia, Z., Jin, S., Ye, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+and+organ+3D+bioprinting.">Tissue and organ 3D bioprinting.</a> SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. 23 (4), 301-314 (2018).</li><li>Zhang, Q., Lu, H., Kawazoe, N., Chen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pore+size+effect+of+collagen+scaffolds+on+cartilage+regeneration.">Pore size effect of collagen scaffolds on cartilage regeneration.</a> Acta Biomaterialia. 10 (5), 2005-2013 (2014).</li><li>Loh, Q. L., Choong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+scaffolds+for+tissue+engineering+applications:+role+of+porosity+and+pore+size.">Three-dimensional scaffolds for tissue engineering applications: role of porosity and pore size.</a> Tissue Engineering, Part B: Reviews. 19 (6), 485-502 (2013).</li><li>Bru&#382;auskait&#279;, I., Bironait&#279;, D., Bagdonas, E., Bernotien&#279;, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffolds+and+cells+for+tissue+regeneration:+different+scaffold+pore+sizes-different+cell+effects.">Scaffolds and cells for tissue regeneration: different scaffold pore sizes-different cell effects.</a> Cytotechnology. 68 (3), 355-369 (2016).</li><li>Zhang, L., Hu, J., Athanasiou, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+tissue+engineering+in+articular+cartilage+repair+and+regeneration.">The role of tissue engineering in articular cartilage repair and regeneration.</a> Critical Reviews&#8482; in Biomedical Engineering. 37 (1-2), (2009).</li><li>Athanasiou, K., Rosenwasser, M., Buckwalter, J., Malinin, T., Mow, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interspecies+comparisons+of+in+situ+intrinsic+mechanical+properties+of+distal+femoral+cartilage.">Interspecies comparisons of in situ intrinsic mechanical properties of distal femoral cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 9 (3), 330-340 (1991).</li><li>Schinagl, R. M., Gurskis, D., Chen, A. C., Sah, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depth-dependent+confined+compression+modulus+of+full-thickness+bovine+articular+cartilage.">Depth-dependent confined compression modulus of full-thickness bovine articular cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 15 (4), 499-506 (1997).</li><li>Athanasiou, K., Niederauer, G., Schenck, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+topography+of+human+ankle+cartilage.">Biomechanical topography of human ankle cartilage.</a> Annals Biomedical Engineering. 23 (5), 697-704 (1995).</li><li>Athanasiou, K. A., Liu, G. T., Lavery, L. A., Lanctot, D. R., Schenck, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+topography+of+human+articular+cartilage+in+the+first+metatarsophalangeal+joint.">Biomechanical topography of human articular cartilage in the first metatarsophalangeal joint.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 348, 269-281 (1998).</li><li>Guilak, F., Jones, W. R., Ting-Beall, H. P., Lee, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+deformation+behavior+and+mechanical+properties+of+chondrocytes+in+articular+cartilage.">The deformation behavior and mechanical properties of chondrocytes in articular cartilage.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 7 (1), 59-70 (1999).</li><li>Mathew, A. P., Oksman, K., Karim, Z., Liu, P., Khan, S. A., Naseri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+scale+up+and+characterization+of+wood+cellulose+nanocrystals+hydrolysed+using+bioethanol+pilot+plant.">Process scale up and characterization of wood cellulose nanocrystals hydrolysed using bioethanol pilot plant.</a> Industrial Crops and Products. 58, 212-219 (2014).</li><li>Compton, B. G., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printing+of+lightweight+cellular+composites.">3D-printing of lightweight cellular composites.</a> Advanced Materials. 26 (34), 5930-5935 (2014).</li><li>Sarem, M., Moztarzadeh, F., Mozafari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+can+genipin+assist+gelatin/carbohydrate+chitosan+scaffolds+to+act+as+replacements+of+load-bearing+soft+tissues.">How can genipin assist gelatin/carbohydrate chitosan scaffolds to act as replacements of load-bearing soft tissues.</a> Carbohydrate Polymers. 93 (2), 635-643 (2013).</li><li>Chia, H. N., Hull, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compressive+moduli+of+the+human+medial+meniscus+in+the+axial+and+radial+directions+at+equilibrium+and+at+a+physiological+strain+rate.">Compressive moduli of the human medial meniscus in the axial and radial directions at equilibrium and at a physiological strain rate.</a> Journal of orthopaedic research. 26 (7), 951-956 (2008).</li><li>Zhang, K., Fan, Y., Dunne, N., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+microporosity+on+scaffolds+for+bone+tissue+engineering.">Effect of microporosity on scaffolds for bone tissue engineering.</a> Regenerative biomaterials. 5 (2), 115-124 (2018).</li><li>Lin, N., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocellulose+in+biomedicine:+Current+status+and+future+prospect.">Nanocellulose in biomedicine: Current status and future prospect.</a> European Polymer Journal. 59, 302-325 (2014).</li><li>Domingues, R. M., Gomes, M. E., Reis, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+cellulose+nanocrystals+in+tissue+engineering+strategies.">The potential of cellulose nanocrystals in tissue engineering strategies.</a> Biomacromolecules. 15 (7), 2327-2346 (2014).</li></ol>

3 D 印刷では、ハイドロゲル インクのレオロジー特性を適切な必要があります。高粘度インクは、低粘度インクが押出成形後の形状を保持していない間の押し出しの極端な圧力を必要があります。ハイドロゲル インキの粘度は、成分の濃度を制御できます。私たち以前作業11に比べてハイドロゲル インクの固形分は 9.9 wt % 濃縮ゲル インク印刷の足場の解像度を改善するの?...

セルロースは β の鎖 (1-4) リンクされた D-グルコース単位で構成される多糖類です。地球上最も豊富な天然高分子であり、さまざまな海洋動物 (例えば、アステラス製薬)、植物 (例えば、木材、綿、小麦わら) もアメーバ (原生動物、菌類、藻類 (例えば、Valonia) などの細菌のソースなど、ソースから抽出されました。)1,2。ナノファイバー (CNF) とナノスケールの少なくとも 1 つのディメンションを持つセルロース結晶 (CNC) は機械処置・ セルロースからの酸加水分解で得られます。彼らはセルロース化学修飾、低毒性、生体適合性、生分解性、再生可能エネルギーの可能性などの性質を有するだけでなく、高表面積のようなナノスケール特性もあります高い機械的性質、レオロジー的・光学的性質。これらの魅力的な特性をした Cnf と Cnc 生物医学アプリケーションに適した、3 次元 (3 D) の形で主にゲル骨格の3。これらの足場は、コントロールされた細孔構造と相互接続された間隙率とカスタマイズされた寸法を必要とします。当社グループは、他の人は、鋳造、エレクトロスピニング4,5,6,7、8を凍結して作製した三次元多孔性セルロース ナノコンポジットを報告しています。ただし、細孔構造の制御し、複雑な形状の加工は、これらの伝統的な技術によって達成されていません。
3 D プリントは、3 D オブジェクトをインク9コンピューター制御蒸着層を作成、添加剤の製造技術です。伝統的なテクニック 3 D 印刷の利点は、デザインの自由度制御マクロとマイクロの寸法、複雑なアーキテクチャ、カスタマイズ、および再現性の作製に含まれます。 さらに、CNFs と Cnc の 3 D プリントも提供ナノ粒子のせん断誘起配向方向、勾配の気孔率を優先し、3 D バイオプリンティング10、11,12,に簡単に拡張することができます。13,14,15. 最近では、3 D プリントの中に配置されている Cnc の動態報告16,17。3 D 印刷ティッシュおよび器官選択やキャリア インク、印刷圧力とノズル径18 の構成細胞と成長因子の濃度関係の挑戦にもかかわらず、バイオプリンティングの分野の進歩が可能に ,,1920。
気孔率および軟骨再生の足場の強度は、その効率性とパフォーマンスを規定する重要なプロパティです。孔径は、接着、分化、栄養素、代謝廃棄物21の交換と同様に細胞の増殖に重要な役割を果たしています。ただし、理想的な値と見なすことができる明確な細孔径がない、孔径が大きいとより良い軟骨再生を示した他のいくつかの小さな孔を示した高い活性研究します。隙 (< 500 μ m) 孔 (150-250 μ m) を促進細胞接着・優れた機械的性質22,23組織の石灰化、栄養供給、廃棄物の除去を容易にします。注入の足場は、処理時間から十分な力学的整合性を持つ必要があります注入とその目的の目的の完了まで。0.1-2 の範囲にある関節軟骨の天然骨材の圧縮弾性率は報告によって年齢、性別およびテスト位置4,24,25,26,27 MPa ,,2829。
私たち以前仕事で11、3 D プリントはアルギン酸ナトリウムとゼラチンのマトリックスの補強の Cnc を含むゲル インクから二重架橋高分子ネットワーク (IPN) を相互貫入の多孔性 bioscaffolds の作製に使用されました。3 D 印刷経路に制服とグラデーションの細孔構造 (2,125 80 μ m) ナノ結晶が印刷方向 (61-76% 間向きの程度) に好ましく向きの 3 D 足場を達成するために最適化されました。ここでは、我々 は現在この継続作業し、3 D の機械的特性に及ぼす気孔率印刷ハイドロゲルの足場模擬体の状態を示します。ここでは、Cnc は私たちによって cytocompatible と非毒性 (すなわち、細胞増殖確認30インキュベーションの 15 日後) に以前報告されました。また、足場凍結乾燥使用同じ Cnc アルギン酸ナトリウム、ゼラチンを示した高気孔率、高吸収リン酸バッファー生理食塩水と5間葉系幹細胞への細胞の準備。この作業の目的は、ハイドロゲル インク処理、多孔質材料の 3 D 印刷、圧縮テストを示すことです。処理経路の模式図を図 1に示します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1217px;" width="1215">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">60 mL syringe</td>
			<td style="width:209px;">Structur3D Printing</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Alginic acid sodium salt</td>
			<td style="width:209px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">9005-38-3</td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Anhydrous calcium chloride</td>
			<td style="width:209px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">10043-52-4</td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Clamps, three pronged, Talon</td>
			<td style="width:209px;">VWR</td>
			<td style="width:175px;">241-0404</td>
			<td style="width:551px;">102 mm, Dual adjustment clamp, large, clamp extension 127 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Cura 2.4.0</td>
			<td style="width:209px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">Free slicing software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Discov3ry Complete</td>
			<td style="width:209px;">Structur3D Printing</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">Ultimaker 2+ 3D printer integrated with Discov3ry paste extruder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Gelatin from bovine skin</td>
			<td style="width:209px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">9000-70-8</td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Glutaraldehyde solution 50 wt. % in H2O</td>
			<td style="width:209px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">111-30-8</td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">homogenizer</td>
			<td style="width:209px;">SPX</td>
			<td style="width:175px;">APV-2000</td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Instron 5960</td>
			<td style="width:209px;">Instron</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">Instron 5960, Biopuls Bath, 100 N load cell, 37 &#176;C,</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Physica MCR 301 rheometer</td>
			<td style="width:209px;">Anton Paar</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">CP25-2-SN7617, gap height 0.05 mm, 25 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Sorvall Lynx 6000 centrifuge</td>
			<td style="width:209px;">AB Ninolab</td>
			<td style="width:175px;">s/n 41881692</td>
			<td style="width:551px;">F12-rotor (6x500 ml)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">stainless steel nozzle</td>
			<td style="width:209px;">Structur3D Printing</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">800, 600 and 400 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">thingsinverse</td>
			<td style="width:209px;">MakerBot&#39;s</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">&#160;sharing and downloading 3D printable things in form of stl files</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">ultra sonication</td>
			<td style="width:209px;">Qsonica, LLC</td>
			<td style="width:175px;">Q500</td>
			<td style="width:551px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Unbarked wood chips</td>
			<td style="width:209px;">Norway spruce(Picea abies)</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:551px;">dry matter content of 50&#8211;55%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d printed porous cellulose nanocomposite hydrogel scaffolds

この作品では、立方多孔質セルロース ナノコンポジット型ヒドロゲル インクを用いたコントロールされた細孔構造と力学特性を生成する三次元 (3 D) 印刷の使用方法を示します。セルロース微結晶 (Cnc、69.62 wt %)(アルギン酸ナトリウム ・ ゼラチン) に基づいてゲル インクが開発した、制服とグラデーションの細孔構造 (110 1,100 μ m) の足場に 3 D 印刷します。足場を示した圧縮弾性率 0.20 0.45 の範囲で MPa でテストしたときは (37 ° C で蒸留水) の生体内での条件をシミュレートします。細孔径と軟骨再生アプリケーションの要件と一致する 3 D 足場の圧縮弾性率。この作品は、インクの一貫性は、前駆体の濃度によって制御できますと気孔率は、3 D 印刷プロセスによって制御でき、これらの要因の両方は見返り機械を定義を示しますプロパティ 3 d 印刷多孔質ハイドロゲルの足場。このプロセスのメソッドは、患者の特定のニーズに応じてカスタマイズ構造と組成の足場を作製するため使用できます。

Cnc によるナノコンポジット型ヒドロゲル インクは、強い非ニュー トンせん断間伐 (図 2、) の動作を示しています。22.60 Pa.s 50 s-1 (≈50 の-1が 3 D プリントの中に経験豊富な典型的なせん断速度) のせん断速度での値に 5 つの一桁によって 1.55 × 105 Pa.s 低剪断速度 (0.001 秒-1) での見かけの粘度低下31.ハイドロ?...

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3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3 D プリントされた多孔性セルロース ナノコンポジット型ヒドロゲル足場

このプロトコルの 3 つの重要なステップは、i) 開発右の組成と細孔構造と忠実度良い形と寸法、iii) のデモとセルロースのヒドロゲル インク、ii) 3 D に様々 な足場の印刷の一貫性、軟骨再生のための擬似生体条件の機械的性質は。

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...

これは、軟骨として自然構造を模倣する勾配細孔構造と機械的特性を有する3Dプリントナノセルロースヒドロゲル足場に関する最初のレポートです。3D 印刷技術を使用する 2 つの主な利点は、カスタマイズと設計の自由です。それは新しい、未踏の幾何学的デザインを製造する無制限の機会を開きます。このプロトコルはユーザーフレンドリーで、新規参入者は簡単に結果を再現できます。スライスソフトウェアとノズルの動きの選択は、最終製品に大きな影響を与えます。まず、40ミリリットルのヒドロゲルインクを、11重量CNC、6重量%アルギン酸ナトリウム、12重量%のゼラチンを容器に混合して調製します。混合物を摂氏40度に加熱し、滑らかなペーストが得られるまでヘラと混ぜます。混合物を60ミリリットルの注射器に移します。次に、機械的なクランプの助けを借りて、別の60ミリリットルのシリンジに異なる直径のノズルのシリーズを通して混合物を渡します。ヒドロゲルインクの糸端が滑らかに押し出されるまで工程を繰り返します。ヒドロゲルインクを充填したシリンジを4,000倍gで静かに遠心分離し、閉じ込められた空気を取り除きます。SD カードから、均一および勾配の多孔性スキャフォールド用に保存されたファイルを選択し、印刷を開始します。必要に応じて、速度と流量を適宜調整します。3D印刷が完了した後に足場をクロスリンクするには、完全に濡れるまで、3重量%の塩化カルシウム溶液をスキャフォールドに静かに加えます。5 分間待ちます。非常に慎重に重い塩化カルシウム溶液で満たされた50ミリリットルの容器にプリンタベッドから足場を転送します。一晩おいておきなさい。蒸留水で十分に洗い、足場を3重量%のグルタルアルデヒド溶液で満たされた50ミリリットルの容器に移します。一晩おいておきなさい。十分に洗い、3Dプリントされた足場を蒸留水に保管してください。圧縮試験のために、水の2リットルで水中圧縮ベースプレートを装備した容器を充填し、摂氏37度に達するように加熱システムを開始します。ブルーヒルユニバーサルソフトウェアを初期化し、テスト方法を設定します。長方形の標本ジオメトリを選択し、各サンプルをテストする前に寸法を入力するオプションを選択します。ひずみ率を毎分2ミリメートルに設定し、結果の終点を90-ニュートン力とともに80%圧縮歪みとして設定します。[計測]セクションで、[力]、[変位]、[圧縮応力]、[圧縮歪み]を選択します。今後印刷するために、データをテキスト ファイルとしてエクスポートするオプションを選択します。ジョグ コントロールを使用して、クロスヘッド プレートをベース プレートにできるだけ近づけるようにして、延長点ゼロを設定します。テストするサンプルの寸法を測定し、記録します。水温が摂氏37度に達したら、サンプルをベースプレートに置きます。クロスヘッドプレートを動かして、サンプルに触れ始めます。その間にサンプルが入ったプレートが水に浸るように、水浴を上に移動します。サンプル名と寸法を入力し、テストを開始します。テストが完了したら、まず水浴を下に移動し、次にクロスヘッドプレートを上げます。サンプルとそのピース (存在する場合) を取り除き、プレートの両方をクリーニングし、新しいサンプルをロードします。すべてのサンプルをテストした後、生データをエクスポートします。圧縮応力と圧縮歪み曲線をプロットし、1~5%および25~30%のCNCベースのナノコンポジットハイドロゲルインクの歪み値で圧縮タンジェント弾性率を決定し、見かけの粘度を5桁低下させた強い非ニュートン剪断薄薄化挙動を示します。ヒドロゲルインクは、貯蔵弾性率が低せん断応力で損失率より桁違いに大きいため、粘弾性固体挙動を示す。1〜5%の低ひずみ率では、圧縮弾性率は、多孔性のない基準足場と比較して、すべてのタイプの多孔質足場に対して類似しており、ヒドロゲルインクの弾性特性がマクロ孔の存在下でも保存されることを示している。しかし、25〜30%の高い歪み率では、空隙率のない基準足場に対して最高の弾性率が得られる。孔径が大きくなるとすぐに、密度の低下により弾性率が低下し、足場の空隙率とそれに対応する機械的特性との間の期待される関係を示す。さらに、3Dヒドロゲル足場の圧縮弾性は、圧縮速度が増加するにつれて増加し、天然軟骨組織の粘弾性を示し、模倣する。3Dプリント中のインクの均質かつ連続的な流れは最も重要な点です。この方法は、ナノセルロースヒドロゲルを3Dプリント可能なプラットフォームとして使用して、他の応用領域に拡大するために研究者によって使用されます。例えば、我々は、同じ手順に従って制御薬物放出のためのナノセルロースベースのハイブリッドを既に開発しています。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

幹細胞培養アプリケーションのための3Dフィブリン足場の調製

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

関節軟骨細胞培養軟骨の生成のための3Dハイドロゲルの足場

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

Construction of Modular Hydrogel Sheets for Micropatterned Macro-scaled 3D Cellular Architecture

マイクロパターンマクロスケール3D細胞構造のためのモジュラーヒドロゲルシートの構築

Hydrogels can be patterned at the micro-scale using microfluidic or micropatterning technologies to provide an in vivo-like three-dimensional (3D) tissue ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

ゼラチンメタクリロイルヒドロゲルベースバイオインクの3Dバイオプリンティングのプロトコル

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed ...

Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models

患者固有の3Dプリント肺モデルを用いた局所肺堆積の評価

Development of targeted therapies for pulmonary diseases is limited by the availability of preclinical testing methods with the ability to predict ...

3D Cell-Printed Hypoxic Cancer-on-a-Chip for Recapitulating Pathologic Progression of Solid Cancer

固体癌の病理学的進行を再現するための3D細胞印刷低酸素癌オンチップ

Cancer microenvironment has a significant impact on the progression of the disease. In particular, hypoxia is the key driver of cancer survival, invasion, ...

Interlinked Macroporous 3D Scaffolds from Microgel Rods

ミクロゲルロッドからの連結マクロポーラス3D足場

A two-component system of functionalized microgels from microfluidics allows for fast interlinking into 3D macroporous constructs in aqueous solutions ...

Gelatin Methacryloyl Granular Hydrogel Scaffolds: High-throughput Microgel Fabrication, Lyophilization, Chemical Assembly, and 3D Bioprinting

ゼラチンメタクリロイル粒状ヒドロゲル足場:ハイスループットミクロゲル製造、凍結乾燥、化学アセンブリ、および3Dバイオプリンティング

The emergence of granular hydrogel scaffolds (GHS), fabricated via assembling hydrogel microparticles (HMPs), has enabled microporous scaffold formation ...

Phototunable Bioprinted Hydrogels to Probe Cellular Responses to ECM Stiffening

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Understanding Chronic Lung Diseases Using 3D Printed Phototunable Hydrogels (Video) | JoVE

線維芽細胞の活性化を研究するための3Dバイオプリンティング用フォトチューナブルハイドロゲル

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...

3 D プリントされた多孔性セルロース ナノコンポジット型ヒドロゲル足場

3 D プリントされた多孔性セルロースナノコンポジット型ヒドロゲル足場