Укрепление гидрогелей с помощью трёхмерно напечатанных микроволокон

Несмотря на интенсивные исследования, доступные в настоящее время гидрогели для восстановления тканей опорно-двигательной системы не удовлетворяют одновременно механическим и биологическим требованиям, необходимым для успешных результатов. В настоящей работе мы укрепляем мягкие гидрогели высокоорганизованными, высокопористыми сетями микроволокон, 3D-печатными с использованием техники, называемой melt electrospinning writing (плавное электрораздувание-выведение). Мы показываем, что жёсткость композитов «гель/каркас» увеличивается синергетически (до 54 раз) по сравнению с гидрогелями или микроволоконными каркасами по отдельности. Моделирование подтверждает, что укрепление заданными микромасштабными структурами применимо к множеству гидрогелей. Жёсткость и упругость композитов приближаются к характеристикам суставного хряща. Человеческие хондроциты, внедрённые в композиты, жизнеспособны, сохраняют округлую морфологию и реагируют на in vitro физиологический режим механической нагрузки в терминах экспрессии генов и продукции матрикса. Настоящий подход укрепления гидрогелей 3D-печатными микроволокнами создаёт основу для производства тканевых конструкций с биологической и механической совместимостью. Гидрогели широко используются в тканевой инженерии, но им может недоставать структурных свойств, необходимых для несущих нагрузку и механических приложений. В этой работе авторы готовят поликапролактонный (polycaprolactone) каркас с использованием melt-electrospinning для укрепления гидрогеля на основе гелатин-метакриламида (gelatin methacrylamide).