3D printing of cell-laden construct

3D printing of cell-laden constructs using gelatin-alginate-collagen

The printing of cell-laden constructs consisted of several steps; the printing setup, procedure and printing constructs are schematically summarised in Fig. 1.

To better mimic corneal-specific ECM, collagen was added to the gelatin/alginate printing materials. The largest concentration of collagen that can be added to the gelatin/alginate materials to be printed and form a stable 3D hydrogel network was determined. As shown in Fig. 2a, we added four amounts of collagen to 10% gelatin/1% alginate materials and found that adding collagen concentrations lower than 0.82 mg/ml resulted in complete homogeneity of gelatin/alginate/collagen. Otherwise, the cell-laden solution appeared stratified, indicating that, in this case, collagen could not totally dissolve in the gelatin/alginate solution, undoubtedly reducing the precision of the printing scaffolds. Thus, we chose 0.82 mg/ml collagen for the subsequent experiments. Figure 2(b,c) shows the 3D-printed HCECs/gelatin/alginate/collagen constructs, which had a clear and stable structure with interconnected channels and macroporous networks. The fibres of the 3D printing constructs were uniform and smooth with a mean thread diameter of 445.6 ± 8.0 μm (Fig. 2 (d)). The interconnectivity of the different layers of scaffolds in the Z-direction is shown in Fig. 3. The thickness of the scaffolds can be precisely controlled by regulating the thickness of one layer or printing different layers (shown in Fig. 3a–c). The printing bioink (collagen/gelatin/alginate materials) has suitable mechanical properties to self-support for layer-by-layer fabrication (shown in Fig. 3d) and is suitable to be used in extrusion bioprinting. Moreover, as shown in Fig. 3e, the school logo image under the scaffold is clearly visible, and the result of light transmittance under the 630-nm wavelength of the scaffold is 62.2 ± 8.4%, indicating that the optical characteristics of the hydrogel construct is good and can be used as engineered corneal epithelium.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

พิมพ์ 3 มิติของโครงสร้างเซลล์รับภาระใช้แอลจิเนตเจลาตินคอลลาเจนโครงสร้างเซลล์ที่รับภาระการพิมพ์ประกอบด้วยหลายขั้นตอน ตั้งค่าการพิมพ์ ขั้นตอน และโครงสร้างการพิมพ์ schematically สรุปในรูปที่ 1เพื่อเลียนแบบ ECM เฉพาะกระจกตาดี คอลลาเจนถูกวัสดุพิมพ์วุ้น/แอลจิเนต พิจารณาความเข้มข้นที่ใหญ่ที่สุดของคอลลาเจนที่สามารถเพิ่มลงในเจลาติน/แอลจิเนตวัสดุการพิมพ์ และแบบเครือข่าย hydrogel 3D ที่มีเสถียรภาพ ดังแสดงในรูป 2a เราเพิ่มจำนวนคอลลาเจนสี่ 10% gelatin/1% แอลจิเนตวัสดุ และพบว่า การเพิ่มคอลลาเจนเข้มข้นต่ำกว่า 0.82 mg/ml ผล homogeneity สมบูรณ์เจลาติน/แอลจิเนต/คอลลาเจน มิฉะนั้น การแก้ปัญหาภาระเซลล์ปรากฏจำนวนชั้นของเซลล์ ระบุว่า ในกรณีนี้ คอลลาเจนอาจไม่ทั้งหมดละลายในละลายเจลาติน/แอลจิเนต ลดความแม่นยำของ scaffolds พิมพ์ไม่ต้องสงสัย ดังนั้น เราสามารถเลือก 0.82 มก./มล.คอลลาเจนสำหรับการทดลองในเวลาต่อมา 2(b,c) รูปแสดงของ 3D พิมพ์ HCECs/วุ้น/แอล จิเนต/คอลลาเจนโครงสร้าง ซึ่งมีโครงสร้างชัดเจน และมั่นคง มีเครือข่ายเชื่อมต่อกันช่องและ macroporous เส้นใยของของโครงสร้าง 3 มิติที่พิมพ์ได้สม่ำเสมอ และราบรื่น ด้วยเส้นผ่าศูนย์กลางหมายถึงด้าย 445.6 ± 8.0 ไมครอน (รูป 2 (d)) ตใบชั้นต่าง ๆ ของโครงในทิศ Z จะแสดงในรูปที่ 3 ความหนาของโครงการสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ โดยการควบคุมความหนาของชั้นหนึ่ง หรือพิมพ์ชั้นต่าง ๆ (แสดงในรูป 3a – c) Bioink พิมพ์ (คอลลาเจน/วุ้น/แอลจิเนตวัสดุ) มีคุณสมบัติทางกลที่เหมาะสมเพื่อสนับสนุนด้วยตนเองสำหรับผลิตชั้นโดยชั้นที่ (แสดงในรูป 3 มิติ) และเหมาะที่จะใช้ในการทดสอบการอัดขึ้นรูป นอกจากนี้ ดังที่แสดงในรูปที่ 3e ภาพโลโก้โรงเรียนใต้นั่งร้านอย่างชัดเจน และผลการถ่ายทอดแสงภายใต้ความยาวคลื่น 630 nm ของนั่งร้านเป็น 62.2 ± 8.4% ระบุว่า ลักษณะของโครงสร้าง hydrogel แสงดี และสามารถใช้เป็นเยื่อบุผิวกระจกตาออกแบบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การพิมพ์ 3 มิติของโครงสร้างเซลล์ที่รับภาระโดยใช้เจลาตินอัลจิเนตคอลลาเจนพิมพ์ของโครงสร้างเซลล์ภาระประกอบด้วยหลายขั้นตอน; การตั้งค่าการพิมพ์และการพิมพ์ขั้นตอนการสร้างแผนผังสรุปได้ในรูป 1. เพื่อเลียนแบบที่ดีกว่า ECM กระจกตาเฉพาะคอลลาเจนถูกบันทึกอยู่ในเจลาติน / วัสดุการพิมพ์อัลจิเนต ความเข้มข้นที่ใหญ่ที่สุดของคอลลาเจนที่สามารถเพิ่มวัสดุเจลาติน / อัลจิเนตที่จะพิมพ์และรูปแบบที่มีความเสถียรของเครือข่ายไฮโดรเจล 3D ถูกกำหนด ดังแสดงในรูป 2a เราได้เพิ่มสี่ปริมาณของคอลลาเจนถึง 10% วัสดุเจลาติน / 1% อัลจิเนตและพบว่าการเพิ่มความเข้มข้นของคอลลาเจนต่ำกว่า 0.82 mg / ml ส่งผลให้เป็นเนื้อเดียวกันที่สมบูรณ์ของเจลาติน / อัลจิเนต / คอลลาเจน มิฉะนั้นการแก้ปัญหามือถือที่รับภาระปรากฏแซดแสดงให้เห็นว่าในกรณีนี้คอลลาเจนจะไม่ได้ทั้งหมดละลายในการแก้ปัญหาเจลาติน / อัลจิเนตไม่ต้องสงสัยการลดความแม่นยำของการโครงการพิมพ์ ดังนั้นเราจึงเลือกที่ 0.82 mg / ml คอลลาเจนสำหรับการทดลองในภายหลัง รูปที่ 2 (B, C) ​​แสดงให้เห็นโครงสร้าง 3 มิติพิมพ์ HCECs / เจลาติน / อัลจิเนต / คอลลาเจนซึ่งเป็นโครงสร้างที่ชัดเจนและมั่นคงพร้อมช่องเชื่อมต่อกันและเครือข่าย macroporous เส้นใยของโครงสร้างการพิมพ์ 3 มิติมีความสม่ำเสมอและเรียบที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยของด้าย 445.6 ± 8.0 ไมครอน (รูปที่. 2 (D)) การเชื่อมต่อของชั้นที่แตกต่างกันของโครงใน Z-ทิศทางที่แสดงในรูป 3. ความหนาของโครงสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำโดยการควบคุมความหนาของชั้นหนึ่งหรือชั้นการพิมพ์ที่แตกต่างกัน (แสดงในรูป. 3A-C) bioink พิมพ์ (วัสดุคอลลาเจน / เจลาติน / อัลจิเนต) มีสมบัติเชิงกลที่เหมาะสมในการสนับสนุนตนเองสำหรับการผลิตชั้นโดยชั้น (แสดงในรูป. 3D) และมีความเหมาะสมที่จะใช้ในการอัดขึ้นรูป bioprinting นอกจากนี้ยังเป็นที่แสดงในรูป 3E, ภาพโลโก้โรงเรียนภายใต้นั่งร้านจะมองเห็นได้อย่างชัดเจนและผลการส่งผ่านแสงภายใต้ความยาวคลื่น 630 นาโนเมตรของนั่งร้านเป็น 62.2 ± 8.4% แสดงให้เห็นว่าลักษณะแสงของการสร้างไฮโดรเจลเป็นสิ่งที่ดีและสามารถใช้เป็น วิศวกรรมเยื่อบุผิวกระจกตา