Impalcature in policaprolattone a doppia scala a elettromiscina e stampa tridimensionale con fibre a bassa densità e orientate per promuovere l’allineamento cellulare

Università di Manchester: Allineamento cellulare migliorato con impalcature PCL stampate in 3D e Electrospun
Ricercatori britannici dell’Università di Manchester stanno sperimentando tecniche di stampa 3D per la bioprinting, con i loro risultati recentemente pubblicati su ” Impalcature in policaprolattone a doppia scala a elettromiscina e stampa tridimensionale con fibre a bassa densità e orientate per promuovere l’allineamento cellulare “.

Poiché la bioprinting e l’ingegneria dei tessuti continuano a essere al centro degli scienziati dei laboratori di tutto il mondo desiderosi di organi di stampa 3D che possono essere utilizzati con successo per il trattamento specifico del paziente, sono emersi numerosi progetti affascinanti, dalla bioprinting per la ricerca sulle cellule staminali a varietà di nuovi materiali e strutture per impalcature. In questo studio, gli autori si concentrano sulla fabbricazione di ponteggi elettrospun, allineando le fibre su nanoscala per una migliore vitalità cellulare.

Con la possibilità di integrare fibre adatte ad imitare la matrice extracellulare (ECM), i ricercatori sono stati in grado di fabbricare una rete stampata in 3D di micro e nanofibre fabbricate ed elettrospun, fornendo:

Stabilità meccanica
Interconnettività
Elevata porosità
Ampio rapporto superficie-volume
Buon potenziale di attaccamento delle cellule
La sostenibilità delle cellule è la più grande sfida per i ricercatori coinvolti nell’ingegneria dei tessuti, ma qui gli autori sono stati incoraggiati a causa della generosa superficie offerta sia per l’attacco che per il collegamento delle fibre, in grado di creare un microambiente di successo per le cellule di interagire e muoversi.

Con una corretta modulazione del comportamento cellulare, sono state offerte molte caratteristiche positive

Adesione cellulare specifica
Morfologia
Migrazione
Proliferazione
Polarità
Clustering integrato
Differenziazione
“Le fibre orientate all’elettrospinning possono essere ottenute attraverso una serie di tecniche come l’uso di un collettore a mandrino rotante, elettrodi conduttivi separati da una fessura isolante, un collettore a motivi e un elettrospinning a campo vicino”, hanno spiegato gli autori. “L’ECM nella maggior parte dei tessuti ha un’architettura anisotropica, quindi la fabbricazione di fibre allineate è la chiave per imitare la struttura nativa e ha un effetto significativo sul comportamento delle cellule e sulla rigenerazione dei tessuti.”

Utilizzando una 3D Discovery, una stampante 3D per estrusione avvitata e un sistema di elettrospinning, il team di ricerca ha realizzato impalcature a doppia scala con PCL, con un posizionamento a 0 ° / 90 °, dimensioni dei pori di 300 μm e diametro della fibra e altezza dello strato di 230 μm . I parametri di elaborazione erano i seguenti: ugello con diametro interno di .33 mm (ID), temperatura di fusione di 90 ° C, velocità di deposizione di 12 mm / s e velocità della vite di 7,5 rpm. Sono stati stampati quindici campioni di ponteggi.

Con un diametro di 820 ± 56 nm, le fibre elettrospun sono state integrate su impalcature, con perline visualizzate sulle fibre e anche nei pori. I ricercatori hanno attribuito le perle a possibili problemi con proprietà conduttive, diminuzione della carica o uso di solventi. Hanno notato che sulle maglie è stato esposto l’allineamento delle fibre su quelle filate per 30 secondi o più.

Un’ulteriore analisi delle fibre ha confermato una “chiara preferenza” per l’allineamento perpendicolare delle fibre elettrospun, collegando le fibre stampate.
“Le fibre allineate sono presenti e distribuite in modo omogeneo su e all’interno di tutti i pori stampati in 3D”, hanno affermato i ricercatori. “Inoltre, le fibre elettrospun raccolte sulle stesse fibre stampate sono orientate anche se non in modo così chiaro come le fibre all’interno dei pori.”

“Sono necessarie ulteriori ricerche per capire come la conduttività del materiale influenza la formazione e l’allineamento delle fibre potenzialmente attraverso l’incorporazione di riempitivi conduttivi come il grafene o l’uso di polimeri conduttivi. La distribuzione della carica elettrica può anche essere modificata cambiando la geometria dell’impalcatura stampata (ad es. Esagonale e triangolare) e incorporando regioni conduttive e isolanti all’interno della struttura per influenzare l’allineamento delle fibre “, hanno concluso i ricercatori. “Questo studio è uno sviluppo promettente nella fabbricazione di scaffold multiscala che riflettono meglio la complessità del tessuto nativo e la capacità di progettare architetture specifiche per controllare il comportamento delle cellule”.