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3D生物打印多糖水凝膠的最新進(jìn)展

時(shí)間:2024-10-30 08:56 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:
      多糖水凝膠可以模擬天然細(xì)胞外基質(zhì)并具有吸引人的物理化學(xué)和生物特性,已成為3D生物打印的重要生物墨水。多糖水凝膠能夠以類似于自然細(xì)胞環(huán)境的方式增強(qiáng)細(xì)胞粘附、增殖和分化,因此被廣泛應(yīng)用于組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

     近期,貝爾法斯特女王大學(xué)Lalitkumar K. Vora/布魯塞爾自由大學(xué)Fouad Damiri團(tuán)隊(duì)全面研究了多糖水凝膠驅(qū)動(dòng)的3D生物打印的制造方法、特性和應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)了其在組織工程、藥物遞送和再生醫(yī)學(xué)方面的潛力,為該領(lǐng)域的未來研究提供了相關(guān)知識(shí)。
 
       相關(guān)研究成果以“Recent advances in 3D bioprinted polysaccharide hydrogels for biomedical applications: A comprehensive review”為題于2024年10月16日發(fā)表在《Carbohydrate Polymers》上。
首先,本文概述了用于3D生物打印的各種來源(海洋、植物/種子、細(xì)菌和動(dòng)物/人類)的多糖水凝膠。其中,海洋來源的多糖包括殼聚糖(圖1)、海藻酸鹽、瓊脂糖(圖2)和角叉菜膠;植物/種子來源的多糖包括纖維素及其衍生物(圖3)、淀粉和果膠(圖4);細(xì)菌來源的多糖包括黃原膠、葡聚糖(圖5)和普魯蘭多糖;動(dòng)物/人來源的多糖包括透明質(zhì)酸(圖6)、硫酸軟骨素(圖7)和肝素。  


圖1各種基于殼聚糖的3D打印結(jié)構(gòu)   

圖2 各種基于瓊脂糖的3D打印結(jié)構(gòu)

圖3 各種基于纖維素的3D打印結(jié)構(gòu)   

圖4 各種基于果膠的3D打印結(jié)構(gòu)

 
圖5 基于葡聚糖的3D打印結(jié)構(gòu)

圖6 基于透明質(zhì)酸的3D打印結(jié)構(gòu)

圖7 基于硫酸軟骨素的3D打印結(jié)構(gòu)  

隨后,本文介紹了七種不同類型的生物打印機(jī):噴墨、激光輔助、擠出、立體光固化、微閥、聲學(xué)和針陣列生物打印機(jī)(圖8)。此外,還提供了每個(gè)打印模塊的功能機(jī)制和顯著特征的簡(jiǎn)要概述。選擇合適的生物打印機(jī)需要仔細(xì)考慮要打印的組織或器官的獨(dú)特結(jié)構(gòu)需求。

圖8 3D生物打印分類概述

為了強(qiáng)調(diào)全部或部分由多糖組成的3D打印水凝膠的潛在應(yīng)用,本文回顧了過去五年來這一令人興奮的研究領(lǐng)域取得的進(jìn)展。鑒于這些材料的廣泛適用性,本文重點(diǎn)介紹四個(gè)主要領(lǐng)域:再生醫(yī)學(xué)和組織工程(表1)、細(xì)胞培養(yǎng)(表2)、藥物遞送(表3)和生物傳感。

表1 用于再生醫(yī)學(xué)和組織工程的3D打印多糖水凝膠(部分)   

 
表2 基于細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用的多糖的3D打印水凝膠(部分)   

表3 基于多糖的3D打印水凝膠用于藥物輸送應(yīng)用   

盡管基于多糖水凝膠的3D生物打印材料在各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有巨大的前景,但需要解決一些挑戰(zhàn)才能充分發(fā)揮其潛力(圖9)。為了解決使用3D生物打印開發(fā)和制造水凝膠的復(fù)雜挑戰(zhàn),研究人員可以利用新興技術(shù),如混合構(gòu)建體、多功能平臺(tái)和原位給藥方法,開發(fā)創(chuàng)新解決方案,以滿足現(xiàn)有的臨床需求。

   
圖9 面臨的主要挑戰(zhàn)         

文章來源:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122845

(責(zé)任編輯:admin)

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