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3D打印水凝胶的生物相容性测试

更新时间: 2021-08-04 09:51:35  查看次数: 257    
水凝胶因为高的含水量而获得优异的生物相容性,从而在生物医疗领域具有巨大的应用潜力,而3D打印为水凝胶在生物医疗领域的应用提供更多的机会。Carbomer其实已经在生物医疗领域取得了广泛的应用,包括伤口敷料和药物传递。因此Carbomer也应该是制备生物水凝胶墨水的最佳选择之一。

我们通过聚乙二醇丙烯酸(PEGDA)水凝胶墨水3D打印了培养皿(如图a),并用该培养皿进行PC12细胞(大鼠嗜铬细胞瘤细胞)的培养。如图c和d所示,经过24小时和48小时的培养之后,水凝胶的表面几乎都覆盖着代表活细胞的绿色,证实了细胞存活率非常高。与24小时相比,48小时后细胞在水凝胶培养皿上繁殖了很多,且代表死细胞的红色极少,说明基于Carbomer 3D打印的水凝胶具有优异的生物相容性。

测试基于 Carbomer3D 打印的水凝胶的生物相容性。(a)3D 打印直径为20mm 的培养皿。
(b)水凝胶培养皿培养 PC12 细胞的示意图。(c, d)  记录 24 小时和 48 h 之后 PC12 细胞的
荧光显微图,其中绿色代表活细胞而红色代表死细胞。(e)比较在打印水凝胶中培养 24 小时
和 48 小时后的 PC12 细胞的存活率。(比例尺均为 100μm) 


我们进行了一系列的实验,并使用软件(Image J)对活细胞和死细胞进行计数,以估计24小时和48小时之内的细胞存活率(如图e)。计数结果表明利用3D打印水凝胶培养24小时之后的细胞有98%的存活率,培养48小时之后的细胞有94%存活率。结果证明了基于Carbomer 3D打印的水凝胶没有对细胞造成毒害。因此,该生物水凝胶打印的培养皿可以用于细胞的生长、增殖,也再次证明了基于Carbomer打印的水凝胶具有良好的生物相容性。

溶胀是水凝胶变形行为的重要特征,也是水凝胶实现4D打印的驱动力。各向异性溶胀又是水凝胶结构实现复杂变形的基础。水凝胶材料中的各向异性可以通过3D打印编程植入。因此,建立一个统一的模型来描述这种3D打印引起的各向异性溶胀行为,就可以根据预先设计的打印参数预测最终的变形模式,也为各向异性生物材料的复杂变形提供理论基础。