Name: 3d printed porous cellulose nanocomposite hydrogel scaffolds
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds at JoVE.com

이 연구는 크누트와 앨리스 발 렌 버그 재단 (발 렌 버그 나무 과학 센터), 스웨덴 연구 위원회, VR (Bioheal, DNR 2016-05709 DNR 2017-04254)에 의해 재정적으로 지원 됩니다.

1입니다. 전조의 준비
<ol><li>셀 루 로스 나노 서 스 펜 션의 준비 참고: 셀 룰 로스 나노의 절연 매튜, 보고 절차에 따라 이루어집니다 외30.<ol>
<li>희석 17 wt %의 현 탁 액 2 wt %를 추가 하 여 셀 루 로스 나노 2 L. 믹스 철저 하 게 효율적인 혼합 울트라 쥡니다 및 사용 작은 일괄 처리 (250-300 mL)를 사용 하 여 전체 볼륨을 증류수.</li>
		<li>500-600 바의 압력에는 균질 화기를 통해 sonified...

<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. 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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>

3D 인쇄는 하이드로 겔 잉크의 적합 한 유 변 학적 특성을 요구 한다. 고 점도 잉크는 저 점도 잉크 압출 후 그 모양을 유지 하지 하는 동안 그것의 압출에 대 한 극단적인 압력 필요 합니다. 하이드로 겔 잉크의 점도 재료의 집중을 통해 제어할 수 있습니다. 우리의 이전 작품11에 비교 하 여 하이드로 겔 잉크의 고체 콘텐츠 집중된 하이드로 겔 잉크 인쇄 비의 해상도 개선 하는 데 ...

셀 루 로스는 β의 선형 사슬 (1-4) 연결 된 D-포도 당 단위로 구성 된 다 당 류 이다. 지구상에서 가장 풍부한 천연 폴리머 이며 다양 한 해양 동물 (예를 들어, tunicates), 식물 (예를 들어, 나무, 면, 밀 짚), 조류 (예: Valonia), 버섯, 심지어 아메바 (원생 동물 등의 세균성 소스 등에서 추출 )1,2. 셀 루 로스 nanofibers (CNF) 및 셀 루 로스 나노 나노에 하나 이상의 차원 (CNC) 기계 및 셀 룰 로스에서 산 가수분해를 통해 얻을 수 있습니다. 그들은 뿐만 아니라 셀 룰 로스, 화학 수정, 낮은 독성, 생체 적합성, 생 분해성 및 재생, 잠재력 등의 속성을가지고 있지만 나노 특성 높은 특정 표면 영역 처럼 높은 기계적 성질 유 변 학적 및 광학 속성. 이러한 매력적인 속성 만든 CNFs 고 CNCs 생명 의학 어플리케이션에 적합, 3 차원 (3D)의 형태로 주로 히드로 투어3. 이러한 건설 기계 제어 기 공 구조와 상호 다공성 사용자 지정된 크기를 필요합니다. 우리의 그룹 및 다른 3 차원 다공성 섬유 나노 복합 재료 주조, 전기 및4,,56,,78동결을 통해 준비를 보고 있다. 그러나, 기 공 구조에 제어 하 고 복잡 한 형상의 제조 하지 이러한 전통적인 기법을 통해 이루어집니다.
3D 인쇄는 3D 개체가 만들어집니다 레이어 레이어 잉크9의 컴퓨터 제어 증 착을 통해 첨가제 제조 기술,입니다. 전통적인 기술을 통해 3D 인쇄의 장점은 디자인 자유, 제어 매크로 마이크로 크기, 복잡 한 아키텍처, 사용자 지정 및 재현성의 제조를 포함 한다.  또한, CNFs 및 CNCs의 3D 인쇄 제공 나노 입자의 전단 유도 정렬 방향, 그라데이션 다공성 선호와 3D bioprinting10,,1112, 를 쉽게 확장할 수 있습니다. 13 , 14 , 15. 최근, 3D 인쇄 하는 동안 정렬 되었습니다 CNCs의 역학 보고16,17. 3D 인쇄 된 조직 및 장기 선택과 살아있는 세포 및 성장 인자 농도 캐리어 잉크, 인쇄 압력 및 노즐 직경18의 구성 등 관련된 과제에도 불구 하 고 bioprinting의 분야에서 발전 활성화는 ,,1920.
다공성 및 압축 강도 연골 재생 장비의 그것의 효율성과 성능을 결정 하는 중요 한 속성이 있습니다. 기 공 크기 접착, 차별화, 그리고 영양분과 신진 대사 폐기물21의 교환에 관해서는 뿐만 아니라 세포의 확산에 대 한 중요 한 역할을 한다. 그러나 이상적인 값으로 간주 될 수 있는 더 확실 한 기 공 크기, 일부 연구 보여 높은 bioactivity 작은 숨 구멍을가지고 다른 보여 더 큰 숨 구멍을가지고 더 나은 연골 재생 하는 동안. Macropores (< 500 µ m) micropores (150-250 µ m) 셀 첨부 및 더 나은 기계적 성질22,23을 용이 하 게 하는 동안 조직 강화, 영양 공급 및 폐기물 제거를 용이 하 게. 이식된 비 계 처리의 시간에서 충분 한 기계적 무결성 있어야 이식 및 원하는 목적 완료 될 때까지. 자연 관절 연골에 대 한 집계 압축 계수 0.1-2의 범위에서 이기 위하여 보고 되 나이, 성별 및 테스트 위치4,,2425,26,27에 따라 MPa ,,2829.
우리의 이전 작품11, 3D 인쇄는 강화 CNCs 나트륨 alginate과 젤라틴의 매트릭스에 포함 된 하이드로 겔 잉크에서 이중 가교 된 폴리머 네트워크 (IPN) 큐브처럼의 다공성 bioscaffolds 조작 하 사용 되었다. 3D 인쇄 통로 균일 하 고 그라데이션 기 공 구조 (80-2,125 µ m) 나노 인쇄 방향으로 (방향 61-76%의 정도) 선호 방향 3D 건설 기계를 달성 하기 위해 최적화 되었다. 여기, 우리 존재의 연속 작업과 3D의 기계적 성질에 다공성의 효과 시뮬레이션된 신체 조건 건설 기계 히드로 인쇄 하는 방법을 보여 줍니다. 여기, 사용 CNCs cytocompatible 및 비-독성 (즉, 세포 성장 보육의 15 일 후에 확인 된30) 우리가 이전 알려졌다. 또한, 건설 기계 동결 사용 하 여 동일한 CNCs 나트륨 alginate와 젤라틴 보여주 높은 다공성, 인산 염 버퍼 염 분 및 중간 엽 줄기 세포5으로 cytocompatibility의 높은 통풍 관을 통해 준비. 이 작품의 목표는 하이드로 겔 잉크 처리, 다공성 장비의 3D 인쇄 및 압축 테스트입니다. 처리 경로의 회로도 그림 1에 표시 됩니다.

<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

이 작품은 제어 기 공 구조와 기계적 특성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 잉크를 사용 하 여 다공성 입방 건설 기계를 생산 하는 3 차원 (3D) 인쇄의 사용을 보여줍니다. 셀 루 로스 나노 (CNCs, 69.62 wt %) 3D는 균일 하 고 그라데이션 기 공 구조 (110-1, 100 µ m) 건설 기계에 인쇄와 매트릭스 (나트륨 alginate와 젤라틴) 기반으로 하이드로 겔 잉크 개발 되었다. 건설 기계 보였다 압축 계수 0.45 0.20의 범위에서 MPa에서 테스트 했을 때 시뮬레이션 (37 ° C에서 증류수)에서 vivo에서 조건. 기 공 크기와 연골 재생 응용 프로그램에 필요한 요구 사항을 일치 하는 3D 장비의 압축 계수. 이 작품은 선구자의 농도 의해 잉크의 일관성을 제어할 수 있는 다공성 3D 인쇄 과정에 의해 통제 될 수 있다 하 고 보여 줍니다 답례로 기계를 정의 하는 이러한 요인의 모두는 3D의 속성 인쇄 다공성 하이드로 겔 비 계입니다. 이 가공 방법 따라서 환자의 특정 필요에 따라 구조적으로 compositionally 사용자 정의 건설 기계 조작에 사용할 수 있습니다.

CNCs 기반 나노 하이드로 겔 잉크 강한 비 뉴턴 전단 숱이 동작 (그림 2를) 보여 줍니다. 1.55 × 105 Pa.s 낮은 전단 속도 (0.001 s-1)의 명백한 점도 5 비교 22.60 Pa.s 50 s-1 ≈50의-1 일반적인 전단 속도 3D 인쇄 중 경험된 되 고 전단 속도에서 값에 의해 상품31 . 저장 모듈러스 G로 점 탄성 고체 행동을 전시 하는 하이드로 겔 ?...

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3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3D 인쇄 다공성 셀 루 로스 나노 하이드로 겔 건설 기계

이 프로토콜의 3 개의 중요 한 단계는 i) 개발 올바른 구성 및 일관성 ii) 3D로 다양 한 장비의 인쇄 셀 루 로스 히드로 잉크의 기 공 구조 좋은 모양 충실도 및 치수와 iii)의 데모는 연골 재생에 대 한 시뮬레이션 된 신체 조건에서 기계적 속성.

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

이것은 우리가 연골으로 자연 구조를 모방하는 그라데이션 모공 구조와 기계적 특성을 가지고 3D 인쇄 나노 셀룰로오스 하이드로겔 스캐폴드에 대한 첫 번째 보고서입니다. 3D 프린팅 기술을 사용하는 두 가지 주요 장점은 사용자 지정 및 설계 자유입니다. 이를 통해 새롭고 미개척 기하학적 인 디자인을 제작 할 수있는 무한한 기회가 열립니다.이 프로토콜은 사용자 친화적이며 신규 이민자는 결과를 쉽게 재현할 수 있습니다. 슬라이싱 소프트웨어와 노즐 무브먼트의 선택은 최종 제품에 큰 영향을 미칩니다. 우선, 무게 CNC에 의해 11%, 무게 알기네이트6%, 용기에 12%의 중량 젤라틴을 혼합하여 40밀리리터의 하이드로겔 잉크를 준비하십시오.혼합물을 섭씨 40도로 가열하고 매끄러운 페이스트를 얻을 때까지 주걱과 섞습니다. 혼합물을 60밀리리터 주사기로 옮킨다. 다음으로, 기계 클램프의 도움으로, 다른 60 밀리리터 주사기에 다른 직경이 있는 일련의 노즐을 통해 혼합물을 전달합니다.하이드로겔 잉크의 부드럽게 압출 된 필라멘트가 얻어질 때까지 프로세스를 반복하십시오. 하이드로겔 잉크로 채워진 주사기를 4, 000배g의 부드럽게 원심분리하여 갇힌 공기를 제거합니다. SD 카드에서 균일하고 그라데이션 다공성 스캐폴드용 저장된 파일을 선택하고 인쇄를 시작합니다.필요한 경우 속도와 유속을 적절히 조정합니다. 3D 프린팅이 완료된 후 스캐폴드를 교차 연결하려면 무게에 의해 3%의 방울을 스캐폴드에 부드럽게 추가하여 완전히 젖게 됩니다. 5분 간 기다립니다.매우 신중하게 무게 칼슘 염화 용액에 의해 3 %로 채워진 50 밀리리터 용기에 프린터 침대에서 비계를 전송합니다. 하룻밤 을 둡니다. 증류수로 철저히 세척하고 비계를 중량으로 3%로 채워진 50밀리리터 용기로 옮겨 줍니다.하룻밤 을 둡니다. 3D 프린팅 스캐폴드를 증류수에 보관하십시오. 압축 테스트를 위해 잠수정 압축 베이스 플레이트가 장착된 용기를 2리터의 물로 채우고 가열 시스템을 시작하여 섭씨 37도에 도달합니다.블루힐 유니버설 소프트웨어를 초기화하고 테스트 방법을 설정합니다. 직사각형 표본 형상을 선택하고 각 샘플을 테스트하기 전에 치수를 입력하는 옵션을 선택합니다. 90 뉴턴 힘과 함께 80%의 압축 변형으로 분당 2밀리미터의 변형률과 결과 종료를 설정합니다.측정 섹션에서 힘, 변위, 압축 응력 및 압축 변형을 선택합니다. 향후 플롯을 위한 텍스트 파일로 데이터를 내보낼 옵션을 선택합니다. 조그 컨트롤을 사용하여 베이스 플레이트에 가능한 한 가까운 크로스헤드 플레이트를 낮춥니다.테스트할 샘플의 치수를 측정하고 기록합니다. 수온이 섭씨 37도에 도달하면 샘플을 베이스 플레이트에 놓습니다. 샘플을 터치하기 시작할 수 있도록 크로스 헤드 플레이트를 이동하여 샘플을 확보합니다.수조를 위로 이동하여 샘플이 있는 접시가 물에 담그도록 합니다. 샘플 이름과 치수를 입력하고 테스트를 시작합니다. 시험이 완료되면 먼저 수조를 아래로 이동한 다음 크로스헤드 플레이트를 올립니다.샘플과 조각을 제거하고 있는 경우 플레이트를 모두 청소하고 새 샘플을 로드합니다. 모든 샘플을 테스트한 후 원시 데이터를 내보냅니다. 압축 응력 대 압축 균주 곡선을 플롯하고, 1 ~5%와 25 ~30%의 CnCs 기반 나노 복합 하이드로겔 잉크의 변형값에서 압축 접선 계수를 결정하여 명백한 점도의 5배 의 크기 하락을 가진 강력한 비뉴턴 전단 숱이 동작을 나타낸다.하이드로겔 잉크는 낮은 전단 응력에서 손실 계둘루보다 큰 크기의 순서이기 때문에 점탄성 고체 동작을 나타낸다. 1~5%의 낮은 변형률에서 압축 계수는 다공성이 없는 기준 스캐폴드와 비교하여 모든 유형의 다공성 스캐폴드와 유사하며, 이는 거시포가 있는 경우에도 하이드로겔 잉크의 탄성 특성이 보존된다는 것을 보여준다. 그러나, 25~30%의 높은 균주율에서 가장 높은 계수는 다공성 없이 기준 비계에 대해 얻어진다.모공 크기가 증가하자마자 밀도 감소로 인해 계골이 감소하여 비계의 다공성과 해당 기계적 특성 사이의 예상 관계를 나타냅니다. 더욱이, 3D 하이드로겔 스캐폴드의 압축 계수는 압축속도가 증가함에 따라 증가하여 천연 연골 조직의 점성을 나타내고 모방한다. 3D 프린팅 중 잉크의 균일하고 지속적인 흐름이 가장 중요합니다.이 방법은 3D 인쇄 가능한 플랫폼으로 나노 셀룰로오스 하이드로겔을 사용하여 다른 응용 분야로 확장하는 연구원에 의해 사용됩니다. 예를 들어, 우리는 이미 동일한 절차에 따라 제어 약물 방출을위한 나노 셀룰로오스 기반 하이브리드를 개발했습니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

3D 섬유소의 준비는 줄기 세포 배양 용도 공사장 공중 발판

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 ...

연구

생체공학

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

관절 연골 세포 문화와 연골 생성을위한 3D 하이드로 겔 공사장 공중 발판

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

미세 패턴 매크로 스케일 3D 셀룰러 아키텍처 모듈 형 하이드로 겔 시트의 건설

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

젤라틴 메타크릴 하이드로겔 기반 바이오잉크의 3D 바이오프린팅 프로토콜

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

환자 별 3D 인쇄 폐 모델을 사용하여 지역 폐 증착 평가

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

고형암의 병리학적 진행을 재구성하기 위한 3D 세포 인쇄 저산소암-온-어칩

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

마이크로젤 로드의 상호 연결된 거대 다공성 3D 스캐폴드

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

젤라틴 메타크릴로일 과립형 하이드로겔 스캐폴드: 고처리량 마이크로겔 제조, 동결건조, 화학 조립 및 3D 바이오프린팅

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

섬유아세포 활성화를 연구하기 위한 3D 바이오프린팅 광조정 가능 하이드로겔

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