Bioinspirierte und foto-klickbare Thiol-Ene-Bioinks für das Extrusions-Bioprinting von mechanisch einstellbaren 3D-Hautmodellen

Bioinks spielen eine grundlegende Rolle beim Bioprinting von Haut, da sie die Drucktreue, die Zellreaktion und die Funktion der bioprintierten 3D-Konstrukte bestimmen. Allerdings ist die Palette der Bioinks, die die Funktion von Hautzellen unterstützen und beim Bioprinting von 3D-Hautäquivalenten mit anpassbaren Eigenschaften und individuellen Formen helfen, noch begrenzt. In dieser Studie beschreiben wir eine bioinspirierte Entwurfsstrategie für das Bioengineering von doppelt vernetzten pektinbasierten Bioinks, die die mechanischen Eigenschaften und die Präsentation von zelladhesiven Liganden und proteaseempfindlichen Bereichen der dermalen extrazellulären Matrix nachahmen und das Bioprinting von bilayer 3D-Hautmodellen unterstützen. Methacrylatmodifiziertes Pektin wurde als Basisbiomaterial verwendet, um die Hydrogelbildung entweder durch Kettenwachstums- oder Schrittwachstums-Photopolymerisation zu ermöglichen und eine unabhängige Kontrolle über die Rheologie des Bioinks sowie über die mechanischen und biochemischen Signale der Zellumgebung zu bieten. Durch die Anpassung der Konzentrationen von Vernetzer und Polymer in der Bioink-Formulierung wurden dermale Konstrukte mit einem physiologisch relevanten Bereich von Steifigkeiten bioprintiert, was zu auffälligen ortsspezifischen Unterschieden in der Morphologie und Verbreitung von dermalen Fibroblasten führte. Wir haben auch gezeigt, dass die entwickelten thiol-ene-foto-klickbaren Bioinks das Bioprinting von Hautmodellen unterschiedlicher Formen ermöglichen, die die Rekonstruktion von Dermis und Epidermis unterstützen. Insgesamt erweitern die entwickelten Bioinks die Palette druckbarer Biomaterialien für das Extrusions-Bioprinting von 3D-zellbeladenen Hydrogelen und bieten eine vielseitige Plattform, um die Auswirkungen von Materialsignalen auf das Schicksal von Zellen zu untersuchen, was Potenzial für die in vitro Hautmodellierung bietet.