Name: 3d printed porous cellulose nanocomposite hydrogel scaffolds
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00
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Este estudio es apoyado financieramente por Knut y Alice Wallenberg Foundation (centro de Ciencias de la madera del Wallenberg), Consejo de investigación sueco, VR (Bioheal, 05709 DNR 2016 y 2017 DNR 04254).

1. preparación de precursores
<ol><li>Preparación de la suspensión de nanocristales de celulosa Nota: El aislamiento de celulosa nanocristales se realiza de acuerdo al procedimiento reportado por Mathew, y otros30.<ol>
<li>Diluir 17 wt % suspensión de nanocristales de celulosa al 2% de peso mediante la adición de agua destilada agua para hacer un volumen total de mezcla de L. 2 con ultra sonicación y uso lotes más pequeños (250-300 mL) para la mezcla eficaz.</li>
		<li>Pasar la suspen...

<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. 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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>

Impresión 3D requiere adecuadas propiedades reológicas de la tinta de hidrogel. La tinta de alta viscosidad requiere presiones extremas para su extrusión mientras que tinta de baja viscosidad no mantiene su forma después de la extrusión. La viscosidad de la tinta del hidrogel puede controlarse a través de la concentración de los ingredientes. En comparación con nuestro anterior trabajo11, el contenido de sólidos de la tinta de hidrogel aumenta de 5.4 a 9,9% de peso, dando por resultado la...

La celulosa es un polisacárido formado por cadenas lineales de β (1-4) unidades de D-glucosa enlazadas. Es el polímero natural más abundante en la tierra y se extrae de una variedad de fuentes, incluyendo fuentes bacterianas, como las algas (por ejemplo, Valonia), hongos e incluso amebas (protozoos, animales marinos (e.g., tunicados) y plantas (por ejemplo, madera, algodón, paja de trigo) )1,2. Nanofibras de celulosa (CNF) y celulosa nanocristales (CNC) con al menos una dimensión de nanoescala se obtienen a través de tratamientos mecánicos y la hidrólisis ácida de la celulosa. No sólo poseen las propiedades de la celulosa, tales como potencial de modificación química, baja toxicidad, biocompatibilidad, biodegradable y renovable, pero también tiene características de la nanoescala como superficie específica alta, altas características mecánicas , propiedades reológicas y el ópticos. Estas propiedades atractivas han hecho CNFs y CNCs conveniente para aplicaciones biomédicas, principalmente en forma de 3 dimensiones (3D) hidrogel andamios3. Los andamios requieren dimensiones modificadas para requisitos particulares con estructura de poro controlado y porosidad interconectada. Nuestro grupo y otros han reportado 3D celulosa porosa nanocompuestos preparados por fundición, electrospinning y liofilización4,5,6,7,8. Sin embargo, control sobre la estructura de poro y fabricación de geometría compleja no se logra a través de estas técnicas tradicionales.
La impresión 3D es una técnica de fabricación aditiva, en el cual se crean objetos 3D capa por capa a través de la deposición controlada por ordenador de los de tinta9. Las ventajas de la impresión 3D sobre técnicas tradicionales incluye libertad de diseño, control macro y micro dimensiones, fabricación de arquitecturas complejas, personalización y reproducibilidad.  Además, la impresión 3D de la CNFs y CNCs ofrece alineaciones por cizalla de nanopartículas, prefirió direccionalidad, porosidad gradiente y puede ampliarse fácilmente a 3D bioprinting10,11,12, 13 , 14 , 15. la dinámica de la CNCs alineación durante la impresión en 3D ha sido divulgado recientemente,16,17. Han permitido avances en el campo de bioprinting 3D impresos tejidos y órganos a pesar del desafío involucrado como elección y concentración de las células vivas y factores de crecimiento, composición del portador de la impresión de tinta, presiones y diámetros de boquilla18 ,19,20.
La porosidad y resistencia a la compresión de andamios regenerador de cartílago son propiedades importantes que dicta su eficiencia y rendimiento. Tamaño de poro desempeña un papel importante para la adhesión, diferenciación y proliferación de las células, así como para el intercambio de nutrientes y residuos metabólicos21. Sin embargo, no hay ningún tamaño de poro definido que puede ser considerado como un valor ideal, algunos estudios demostraron mayor bioactividad con poros más pequeños, mientras que otros mostraron mejor regeneración del cartílago con poros más grandes. Macroporos (< 500 μm) facilitan la mineralización del tejido, fuente de nutrientes y eliminación de desechos, mientras que microporos (150-250 μm) facilitan el accesorio de celular y mejores propiedades mecánicas22,23. El andamio implantado debe tener suficiente integridad mecánica desde los tiempos de manejo, implantación y hasta la realización de su propósito deseado. El módulo de compresión agregado para cartílago articular natural se divulga para estar en el rango de 0.1-2 MPa dependiendo de la edad, sexo y ubicación probado4,24,25,26,27 ,28,29.
En nuestro anterior trabajo11, impresión 3D se utilizó para fabricar bioscaffolds porosa de un reticulado doble compenetrados red de polímero (IPN) de una tinta de hidrogel que contiene CNCs reforzados en una matriz de alginato de sodio y gelatina. La vía de impresión 3D se ha optimizado para conseguir andamios 3D con las estructuras de poro uniforme y degradado (2.125 80 μm) donde nanocristales se orientan preferentemente en la dirección de la impresión (grado de orientación entre 61-76%). Aquí te presentamos la continuación de este trabajo y demuestra el efecto de la porosidad en las propiedades mecánicas de 3D impreso andamios de hidrogel en condición corporal simulado. CNCs utilizados aquí, antes informaron nos cytocompatible y no tóxico (es decir, crecimiento de la célula después de 15 días de incubación fue confirmado30). Por otra parte, andamios preparan mediante liofilización usando el mismo CNCs, alginato de sodio y gelatina demostraron alta porosidad, alta absorción de la solución salina buffer fosfato y cytocompatibility hacia las células madre mesenquimales5. El objetivo de este trabajo es demostrar el proceso de la tinta de hidrogel, impresión 3D de andamios porosos y la prueba de compresión. Esquemas de la ruta de procesamiento se muestra en la figura 1.

<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

Este trabajo muestra el uso de la impresión tridimensional (3D) para producir andamios porosos cúbicos usando tinta de hidrogel de nanocompuestos de celulosa, con propiedades mecánicas y estructura de poro controlado. Nanocristales de celulosa (CNCs, 69,62% peso) tinta de hidrogel basado con el matriz (alginato de sodio y gelatina) fue desarrollada y 3D impreso en andamios con estructura de poro uniforme y degradado (1.100 110 μm). Los andamios demostraron módulo de compresión en el rango de 0.20-0.45 MPa en simula condiciones en vivo (en agua destilada a 37 ° C). Los tamaños de poro y el módulo de compresión de los andamios 3D con los requisitos necesarios para los usos de la regeneración de cartílago. Este trabajo demuestra que la consistencia de la tinta puede ser controlada por la concentración de los precursores y porosidad puede ser controlada por el proceso de impresión 3D y a cambio de estos factores define la mecánica propiedades del 3D impresión poroso andamio de hidrogel. Por lo tanto, este método de proceso puede utilizarse para fabricar andamios estructuralmente y compositivamente modificado para requisitos particulares según las necesidades específicas de los pacientes.

CNCs base de nanocompuestos hidrogel tinta muestra un fuerte esquileo no newtonianos del adelgazamiento del comportamiento (figura 2a). La viscosidad aparente de 1.55 x 105 Pa.s a una velocidad de corte baja (0,001 s-1) cae en cinco órdenes de magnitud a un valor de 22,60 Pa.s a una velocidad de corte de 50 s-1 (≈50 s-1 siendo una tarifa del esquileo típica experimentada durante la impresión en 3D)31 . ...

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3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3D impreso celulosa poroso nanocompuesto hidrogel andamios

Los tres pasos críticos de este protocolo son i) el desarrollo de la correcta composición y consistencia de la tinta de hidrogel de celulosa, ii) 3D impresión de andamios en vario poro estructuras con fidelidad de buena forma y dimensiones y iii) demostración de la propiedades mecánicas en condiciones simuladas de cuerpo para la regeneración del cartílago.

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

Este es el primer informe sobre andamios de hidrogel de nanocelulosa impresos en 3D donde tenemos una estructura de poro degradado y propiedades mecánicas para imitar las estructuras naturales como cartílago. Las dos principales ventajas de utilizar técnicas de impresión 3D son la personalización y la libertad de diseño. Eso abre una oportunidad ilimitada de fabricar nuevos e inexplorados diseños geométricos.Este protocolo es fácil de usar, y los recién llegados pueden reproducir fácilmente los resultados. La elección del software de corte y el movimiento de la boquilla tienen un impacto significativo en el producto final. Para empezar, preparar 40 mililitros de tinta de hidrogel mezclando 11% en peso CNC, 6% en peso alginato de sodio, y 12% en gelatina de peso en un recipiente.Calienta la mezcla a 40 grados Centígrados, y mezcla con una espátula hasta obtener una pasta suave. Transfiera la mezcla a una jeringa de 60 mililitros. A continuación, con la ayuda de una abrazadera mecánica, pasar la mezcla a través de una serie de boquillas con diferentes diámetros en otra jeringa de 60 mililitros.Repita el proceso hasta obtener filamentos extruidos suavemente de tinta de hidrogel. Centrifugar suavemente la jeringa llena de tinta de hidrogel a 4.000 g para eliminar el aire atrapado. En la tarjeta SD, seleccione los archivos guardados para los andamios de porosidad uniformes y degradados y comience a imprimir.Si es necesario, ajuste la velocidad y el caudal en consecuencia. Para cruzar el andamio después de completar la impresión 3D, agregue suavemente gotas de solución de cloruro de calcio del 3% en peso al andamio hasta que se moje por completo. Espera cinco minutos.Transfiera con mucho cuidado el andamio de la cama de la impresora a un recipiente de 50 mililitros lleno de una solución de cloruro de calcio de 3% en peso. Déjalo toda la noche. Lavar a fondo con agua destilada y transferir el andamio a un recipiente de 50 mililitros lleno de 3% en peso solución de glutaraldehído.Déjalo toda la noche. Lave bien y guarde el andamio impreso en 3D en agua destilada. Para las pruebas de compresión, llene el recipiente equipado con una placa base de compresión sumergible con dos litros de agua, e inicie el sistema de calefacción para alcanzar los 37 grados centígrados.Inicializar Bluehill Universal Software y configurar el método de prueba. Seleccione geometría de muestra rectangular y elija la opción para introducir cotas antes de probar cada muestra. Establezca la tasa de deformación en dos milímetros por minuto y el final del resultado como 80% de tensión compresiva junto con una fuerza de 90 newton.En la sección Medición, seleccione Fuerza, Desplazamiento, Tensión de compresión y Tensión compresiva. Elija la opción para exportar datos como archivos de texto para el trazado futuro. Establezca el punto de extensión cero utilizando los controles de jog para bajar la placa de cruceta lo más cerca posible de la placa base.Mida y registre las dimensiones de las muestras que se van a probar. Cuando la temperatura del agua alcance los 37 grados centígrados, coloque la muestra en la placa base. Asegure la muestra moviendo la placa de cruceta para que empiece a tocar la muestra.Mueva el baño de agua hacia arriba para que las placas con la muestra entre ellas se sumerjan en agua. Escriba el nombre y las dimensiones de la muestra e inicie la prueba. Una vez completada la prueba, primero mueva el baño de agua hacia abajo y, a continuación, levante la placa de cruceta.Retire la muestra y sus piezas, si las hay, limpie ambas placas y cargue una nueva muestra. Después de probar todas las muestras, exporte los datos sin procesar. Trazar la tensión de compresión frente a las curvas de tensión compresivas y determinar el módulo de tangente compresivo en valores de deformación unitaria de uno a 5% y de 25 a 30%tinta de hidrogel nanocompuesto basada en CNC muestra un fuerte comportamiento de adelgazamiento de cizallamiento no newtoniano con un cinco orden de magnitud de la viscosidad aparente.La tinta de hidrogel exhibe un comportamiento sólido viscoelástico, ya que el módulo de almacenamiento es un orden de magnitud mayor que el módulo de pérdida en baja tensión de cizallamiento. A bajas tasas de deformación unitaria del uno al 5%, el módulo de compresión es similar para todos los tipos de andamios porosos en comparación con el andamio de referencia sin porosidad, lo que demuestra que la naturaleza elástica de la tinta de hidrogel se conserva incluso en presencia de los macroporos. Sin embargo, a altas tasas de deformación unitaria de 25 a 30%, se obtiene el módulo más alto para el andamio de referencia sin porosidad.Tan pronto como el tamaño de los poros aumenta, el módulo disminuye debido a la disminución de la densidad, lo que indica la relación esperada entre la porosidad de los andamios y las propiedades mecánicas correspondientes. Además, el módulo compresivo de los andamios de hidrogel 3D aumenta a medida que aumenta la tasa de compresión, exhibiendo e imitando la viscoelasticidad de los tejidos naturales del cartílago. El flujo homogéneo y continuo de la tinta durante la impresión 3D son las cosas más importantes.Este método será utilizado por los investigadores para expandirse a otras áreas de aplicación mediante el uso de hidrogel de nanocelulosa como una plataforma imprimible 3D. Por ejemplo, ya hemos desarrollado híbridos a base de nanocelulosa para la liberación controlada de fármacos siguiendo el mismo procedimiento.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Preparación de fibrina Andamios 3D para Aplicaciones madre para cultivo celular

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 ...

Investigación

Bioingeniería

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

3D hidrogel andamios para articular condrocitos cultura y cartílago Generación

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

Construcción de Hojas modular de hidrogel para la arquitectura celular 3D a escala macro micropatterned

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

Protocolos de Bioimpresión 3D de Bioinks basados en Gelatin Methacryloyl Hydrogel

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

Evaluación de la deposición pulmonar regional utilizando modelos pulmonares impresos en 3D específicos del paciente

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

3D Cell-Printed Hypoxic Cancer-on-a-Chip Para Recapitular la Progresión Patológica Del Cáncer Sólido

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

Andamios 3D macroporosos interconectados de varillas de microgel

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

Andamios de hidrogel granular de metacriloilo de gelatina: fabricación de microgel de alto rendimiento, liofilización, ensamblaje químico y bioimpresión 3D

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

Bioimpresión 3D de hidrogeles fotoajustables para estudiar la activación de fibroblastos

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