3D bioštampanje je napredna tehnika tkivnog inženjeringa koja gradi složena tkiva koristeći bioaktivne supstance kao što su žive ćelije i skele. Pruža personalizovana rešenja za popravku tkiva, smanjujući imunološko odbacivanje korišćenjem ćelija specifičnih za pacijenta. Uobičajeni materijali za 3D bioštampanje uključuju polikaprolakton (PCL) i poli mlečnu-ko-glikolnu kiselinu (PLGA) za tvrda tkiva i hidrogelove za meka tkiva.
Bioaktivno staklo na bazi bora (BBG) može se koristiti u kombinaciji sa PCL-om ili natrijum alginatom (SA), nosećim medijumom za 3D bioštampanje ćelija i raznovrsnim nizom bioaktivnih supstanci, za formiranje materijala visoke mehaničke čvrstoće i dobre preradljivosti.
BBG je efikasan u regeneraciji kostiju promovišući formiranje hidroksiapatita i ima podesivu stopu razgradnje kako bi odgovarao različitim potrebama za popravkom. Stoga, njegova primena u 3D materijalima za bioštampanje pokazuje veliki potencijal.
Uvođenjem BBG-a u SA matricu, istraživački tim na čelu sa prof. Vang Junfengom sa Instituta za fizičke nauke Hefei Kineske akademije nauka razvio je nove kompozitne materijale za 3D bioštampanje posvećene obnavljanju kostiju i mekih tkiva.
Nalazi su objavljeni u Međunarodnom časopisu za biološke makromolekule.
„Iskoristivši bioaktivnost BBG-a i prilagodljiva svojstva ovih materijala, nudimo bolja rešenja za popravku tkiva“, rekao je prof. Vang.
Istraživački tim je razvio BBG/PCL kompozite sa različitim sadržajem BBG koristeći tehnologiju selektivnog laserskog sinterovanja (SLS) za popravku defekta kosti.
Procena geometrije pora, poroznosti, mehaničke čvrstoće, ponašanja degradacije i kompatibilnosti materijala sa ćelijama, pokazala je da je 20% BBG kompozit bio optimalan izbor. Pokazao je poroznost od 68,5%, veličinu pora od 650 mikrona i čvrstoću na pritisak od 0,860 MPa, što ga čini veoma efikasnim u podršci zarastanju i regeneraciji kostiju.
Za popravku mekog tkiva, istraživači su se okrenuli BBG-SA biomastila. Koristeći tehnologiju 3D štampanja zasnovanu na ekstruziji, ugradili su BBG čestice u natrijum alginat da bi stvorili biomastila sa visokom preciznošću i poboljšanim svojstvima geliranja.
Tradicionalni hidrogelovi često pate od problema kao što su niska tačnost štampe i značajno skupljanje tokom geliranja. BBG-SA biomastila su pružila efikasno rešenje.
Optimalni 0,5% BBG-SA hidrogel pokazao je odličnu mogućnost štampanja, poboljšanu strukturu i poboljšanu biokompatibilnost, podstičući ćelijsku adheziju i promovišući ekspresiju gena i proteina povezanih sa popravkom mekog tkiva.
„Naš rad će značajno poboljšati potencijal bioaktivnog stakla u 3D materijalima za bioštampanje i obezbediti ključnu istraživačku osnovu za razvoj novih materijala za 3D štampanje na bazi biologije“, rekao je prof. Ma Kun, jedan od odgovarajućih autora ove studije.
