Razvoj biomaterijala za veštačke organe i tkiva je aktivna oblast istraživanja zbog porasta slučajnih povreda i hroničnih bolesti, zajedno sa ulaskom u super-stare društvo. Tehnologija 3D bioštampa, koja koristi ćelije i biomaterijale za stvaranje trodimenzionalnih struktura veštačkog tkiva, nedavno je stekla popularnost. Međutim, uobičajeno korišćene biomastila na bazi hidrogela mogu izazvati citotoksičnost zbog hemijskog agensa za umrežavanje i ultraljubičastog svetla koji povezuju molekularnu strukturu fotostvrdnjavajućeg 3D štampanog biomastila.
Istraživački tim dr Song Soo-changa u Centru za biomaterijale, Korejski institut za nauku i tehnologiju (KIST), otkrio je prvi razvoj biomastila na bazi poli(organofosfazena) hidrogela osetljivog na temperaturu koje je stabilno održavalo svoju fizičku strukturu samo kontrolom temperature bez fotoočvršćavanja, indukovana regeneracija tkiva, a zatim se biorazgradila u telu nakon određenog vremenskog perioda.
Sadašnje biomastila na bazi hidrogela moraju proći proces fotoočvršćavanja da bi se poboljšala mehanička svojstva 3D skele nakon štampanja, sa visokim rizikom od štetnih efekata na ljudsko telo. Pored toga, postojala je mogućnost neželjenih efekata pri transplantaciji eksterno kultivisanih ćelija unutar biomastila da bi se povećao efekat regeneracije tkiva.
Shodno tome, istraživački tim je razvio novi materijal biomastila koristeći poli(organofosfazen) hidrogel osetljiv na temperaturu, koji je postojao u tečnom obliku na niskim temperaturama i promenjen u tvrdi gel na telesnoj temperaturi. To je omogućilo regeneraciju tkiva samo kontrolom temperature bez hemijskih agenasa za umrežavanje ili UV zračenja i izradu trodimenzionalne skele sa fizički stabilnom strukturom, što je minimiziralo mogućnost štetnih imunih efekata na ljudski organizam.
Razvijeno biomastilo je takođe imalo molekularnu strukturu koja je mogla da stupi u interakciju sa faktorima rasta, proteinima koji pomažu u regeneraciji tkiva da bi se sačuvali faktori rasta koji regulišu rast ćelija, diferencijaciju i imune odgovore tokom dužeg vremenskog perioda. Istraživački tim je bio u stanju da maksimizira efekat regeneracije tkiva stvaranjem okruženja u kojem bi se diferencijacija ćelija mogla autonomno regulisati unutar 3D skele štampane biomastilom.
Istraživački tim je proizveo 3D skelu štampanjem pomoću 3D bioštampača koristeći biomastilo koje sadrži transformišući faktor rasta beta 1 (TGF-β1) i koštani morfogenetski protein-2 (BMP-2), koji su bili potrebni za ćelijsku infiltraciju i regeneraciju kostiju, i sproveo eksperiment implantirajući ga u oštećenu kost pacova. Kao rezultat toga, ćelije iz okolnog tkiva su migrirale u skelu, a defektna kost je regenerisana na nivo normalnog tkiva, a implantirana 3D skela se polako biorazgradila u telu tokom 42 dana.
Dr Song Soo-Chang iz KIST-a je rekao: „Istraživački tim je preneo tehnologiju za termo-osetljivi polifosfazen hidrogel u NekGel Biotech Co., Ltd. u junu 2022. godine, a razvoj proizvoda kao što su materijali za presađivanje kostiju i kozmetički fileri je Kako je biomastilo razvijeno ovog puta ima drugačija fizička svojstva, sprovode se dodatna istraživanja za njegovu primenu na regeneraciju drugih tkiva osim koštanog tkiva, i očekujemo da ćemo konačno moći da komercijalizujemo biomastilo prilagođeno svakom tkivu i organu.“
