Ricercatori cinesi stanno sperimentando materiali per la bioprinting, delineando le loro scoperte nel recente ” reticolazione a doppio enzima e post-polimerizzazione per la stampa di polisaccaride-polimero idrogel “.
L’ingegneria dei tessuti, pur producendo molti sforzi di successo e sorprendenti nei laboratori di ricerca di oggi – dalla creazione di una varietà di idrogel agli scaffold , agli organoidi renali – è un’area complessa che richiede molti tentativi ed errori poiché le cellule possono essere considerevolmente (e comprensibilmente) difficili da sostenere. Come vanno gli idrogel, i polimeri sono ritenuti ideali da molti a causa della loro costruzione a matrice extracellulare.
Come con qualsiasi materiale che offra grandi benefici, tuttavia, ci sono anche degli svantaggi – e in questo caso, di solito indica una mancanza di resistenza e proprietà inferiori. Alla ricerca di una maggiore sintonizzabilità per la forza, gli scienziati hanno utilizzato il sistema a doppio enzima HRP @ GOx nel loro studio per “avviare l’immediata reticolazione del condroitin solfato innestato con tirosina e la graduale polimerizzazione dei monomeri per formare gli idrogel compositi”.
Gli idrogel sono oggi associati a molte diverse applicazioni di ingegneria dei tessuti, tra cui:
biocatalisi
biosensori
Colture cellulari
Sistemi di consegna di droga
biofarmaci
La guarigione delle ferite
Stampa 3D
“In generale, gli idrogel formati da polisaccaridi naturali sono adatti per la stampa 3D e l’incapsulamento di biomolecole. Tuttavia, hanno generalmente scarsa elasticità e proprietà meccaniche deboli. La rete reticolata covalentemente legata (idrogel polimerico) è deformabile elasticamente e mantiene ancora forti proprietà meccaniche ( Sun et al., 2012 ; Zhang XN et al., 2018 ) ”, hanno spiegato i ricercatori.
“Tuttavia, in genere mancano di una struttura porosa adatta per diffondere biomolecole ed è difficile ottenere una buona finestra di viscosità per la stampa 3D estrusa, che sono fattori importanti nella riparazione dei tessuti e nella stampa 3D. Un modo efficace per garantire questi due vantaggi è utilizzare un idrogel polisaccaridico in combinazione con un materiale polimerico. “
Il team scientifico ha impiegato due metodi per creare idrogel compositi, usando idrogel reticolabile (Gel I) e idrogel polimerico / reticolato (Gel II).
I compositi per questo studio di ricerca sono stati creati in modo “semplice” e gli scienziati coinvolti non hanno segnalato la necessità di ulteriori iniziatori, con gli idrogel strutturati combinando la soluzione di miscelazione e mantenendola a temperatura ambiente con successo.
Sottolineando che gli idrogel compositi di solito mostrano una resistenza regolabile da 3,29 a 86,73, la conversione del monomero è risultata essere del 95% tramite 1 H-NMR.
“Le analisi del meccanismo hanno confermato l’immediata reticolazione alla soluzione diluita e il rinforzo graduale polimerizzato all’interno della rete di polisaccaridi viscosi”, hanno concluso i ricercatori verso la fine del loro studio. “Pertanto, i nostri idrogel compositi polimerici hanno una rete di pori e nanoscala più densa rispetto ai soli idrogel polisaccaridici.”
“Con eccellenti capacità biocompatibili e regolabili meccanicamente, l’idrogel composito è particolarmente interessante per la stampa 3D per fabbricare strutture di precisione per la riparazione e l’ingegneria dei tessuti”.
(A) Spettro di spettroscopia di fluorescenza di GMA-CS-Ph-OH con e senza HRP @ GOx ; (B) spettro EPR dell’addotto radicale DMPO formato in HRP @ GOx , GMA-CS-Ph-OH e sistema di reazione AAm a 30 min (linea nera) e 3 h (linea rossa); (C) Lo spettro GPC di Gel I (linea nera) e Gel II (linea rossa); (D) Illustrazione del meccanismo di ossidazione catalitica della tirosina tramite il sistema HRP @ GOx . 
(A) Schema della preparazione di Gel I e Gel II; (B) Illustrazione della reazione enzimatica del sistema HRP @ GOx ; (C) Immagine ottica di Gel II sotto compressione; (D) Immagine ottica del Gel II in fase di stiramento [Il Gel II in (C, D) ha un diametro diverso, che causa la riflessione di colori diversi nelle stesse condizioni di ripresa]. 
(A) Immagine ottica di Gel II composta da diversi monomeri (inclusi AAm, DMAA, NIPAM e PEGMA); (B) Test di compressione di Gel II composti da diversi monomeri (inclusi AAm, DMAA, NIPAM e PEGMA). (C) La conversione di AAm in Gel II viene calcolata usando gli spettri 1H-NMR. (A) Il “pulsante” di forma stampata con più livelli; (B) La forma stampata “orecchie” con diversi strati; (C) Il “pulsante” di forma 3D stampato (in alto) e il “pulsante” di forma 3D migliorato (in basso); (D) Test di compressione del “pulsante” di forma 3D migliorata; (E) test di compressione ciclico del “pulsante” di forma 3D migliorata.