Rousselot：X-Pure 明膠可提高生物打印的一致性

在人體中，組織由細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 支持的細(xì)胞組成,，細(xì)胞外基質(zhì)本身由膠原蛋白組成,。這些膠原蛋白具有多種功能，不僅支持細(xì)胞,，還提供一定的拉伸強(qiáng)度并促進(jìn)細(xì)胞粘附調(diào)節(jié),、趨化性、細(xì)胞遷移和直接組織發(fā)育,。生物打印細(xì)胞時(shí),，也需要一種結(jié)構(gòu)來(lái)支撐細(xì)胞并模仿膠原蛋白在體內(nèi)的作用，這種材料就是明膠,，這是一種源自膠原蛋白水解的有機(jī)成分,，可以為組織工程和生物打印帶來(lái)了機(jī)遇。



Rousselot 是膠原蛋白解決方案領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,，開(kāi)發(fā)了一系列基于明膠的產(chǎn)品,，包括 X-Pure 改性明膠，可用于促進(jìn)組織工程和生物打印應(yīng)用中的細(xì)胞生長(zhǎng),。具體來(lái)說(shuō),，這些 X-Pure 明膠可用于形成熱可逆水凝膠，可打印為支架或細(xì)胞載體以促進(jìn)細(xì)胞繁殖,，或可用作涂層以改善另一種生物材料載體的細(xì)胞支撐,。

從明膠到 GelMA
在深入了解 Rousselot 明膠產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)之前，首先要了解 GelMA,，這是一種甲基丙烯酸明膠生物材料,，目前是再生生物打印應(yīng)用中最常用的生物材料之一。GelMA 是二十多年前由 An Van Den Bulcke 博士在根特大學(xué)開(kāi)發(fā)的,，具有出色的生物相容性,、可調(diào)節(jié)的生物降解性和交聯(lián)能力。

該材料是作為純明膠的替代品而開(kāi)發(fā)的,，雖然純明膠非常適合細(xì)胞生長(zhǎng),，但也面臨著一個(gè)特定的挑戰(zhàn)：當(dāng)暴露在 31.7–34.2 °C 的溫度下時(shí)，它會(huì)融化（細(xì)胞在體溫37°C下生）,。在明膠中添加甲基丙烯酸酐會(huì)產(chǎn)生更穩(wěn)定的材料,，因?yàn)榻宦?lián)能力可以提高生物材料在體溫下的穩(wěn)定性。

然而,，由于 GelMA 可以在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中制造和合成,，因此材料的一致性不夠好,。此外，GelMA 可能容易含有雜質(zhì),，如內(nèi)毒素或殘留的甲基丙烯酸,，這些雜質(zhì)會(huì)影響研究結(jié)果，并實(shí)際上導(dǎo)致體內(nèi)問(wèn)題,，如組織炎癥,、過(guò)敏原敏感性，在最壞的情況下,，甚至?xí)��?dǎo)致致命的休克,。


△X-Pure 明膠可提高生物打印的一致性

X-Pure GelMA
為了解決這些不一致問(wèn)題并提高多功能生物材料的可靠性和安全性，Rousselot開(kāi)發(fā)了 X-Pure GelMA,，一種改性甲基丙烯酸明膠,。該產(chǎn)品是世界上第一個(gè)在 GMP 條件下生產(chǎn)的甲基丙烯酰明膠，具有超低雜質(zhì)水平,、產(chǎn)品一致性和可調(diào)的機(jī)械性能,。這種特性組合意味著 X-Pure GelMA 可適用于再生醫(yī)學(xué)和組織工程等廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

對(duì)于生物打印用戶(hù),，Rousselot的 X-Pure GelMA 提供了細(xì)胞成長(zhǎng)所需的一致性,。它還通過(guò)確保研究人員在工作中了解生物材料的確切特性來(lái)完全簡(jiǎn)化生物打印過(guò)程。也就是說(shuō),，雖然常規(guī) GelMA 要求研究人員對(duì)每個(gè)新批次的生物打印機(jī)設(shè)置進(jìn)行微調(diào)和優(yōu)化（設(shè)置可能需要數(shù)周時(shí)間）,，但相同的設(shè)置可用于 X-Pure GelMA 的特定變體，無(wú)論批次號(hào)如何,。

X-Pure GelMA 的物理化學(xué)性質(zhì)也可以通過(guò)交聯(lián)來(lái)調(diào)整,，以適應(yīng)不同的應(yīng)用,。Rousselot 說(shuō)：“GelMA 可以以特定的功能化程度 (DoM) 和分子量 (MW) 進(jìn)行合成,，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的水凝膠形成�,！边@意味著它可以適用于高粘度和低粘度生物墨水,，交聯(lián)后水凝膠的最終硬度是通過(guò)材料特性、生物墨水配方和打印條件（例如交聯(lián)溫度）來(lái)控制的,。X-Pure GelMA具有一致性,，可以根據(jù)所選的墨水配方和打印條件來(lái)預(yù)測(cè)水凝膠的硬度，這與實(shí)驗(yàn)室制造的 GelMA 形成鮮明對(duì)比,，在實(shí)驗(yàn)室制造的 GelMA 中,，每個(gè)批次都需要反復(fù)試驗(yàn)才能找出如何重新創(chuàng)建所需的水凝膠硬度。


△Rousselot的X-Pure明膠產(chǎn)品正在擴(kuò)大生物打印的可能性,。

X-Pure GelDAT
2021年,，Rousselot推出了另一種適合生物打印應(yīng)用的純化、改性明膠產(chǎn)品：X-Pure GelDAT。這種生物材料是一種超純化明膠脫氨基酪氨酸,，結(jié)合了 GelMA 的純度和對(duì)人體組織的卓越粘附力,。X-Pure GelDAT 與 X-Pure GelMA 一樣，也可以與其他生物材料相結(jié)合,，生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu),，用于藥物輸送、組織工程,、芯片器官和傷口敷料等應(yīng)用,。



在該材料發(fā)布時(shí)，Rousselot Biomedical 業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理 Jeff Daelman 博士對(duì)該產(chǎn)品加速研究推進(jìn)臨床的能力發(fā)表了簡(jiǎn)介：“Rousselot 的 X-Pure GelDAT 的研究級(jí)在功能上相當(dāng)于 GMP 級(jí)材料,，因此研究人員在臨床試驗(yàn)之前重新驗(yàn)證其生物材料的風(fēng)險(xiǎn)較小,。早期研究質(zhì)量的下降還會(huì)導(dǎo)致重大的規(guī)模擴(kuò)大問(wèn)題和臨床試驗(yàn)準(zhǔn)備的延誤。X-Pure GelDAT 可用于每個(gè)開(kāi)發(fā)階段,�,！�

與 X-Pure GelMA 一樣，X-Pure GelDAT 有多種分子量可供選擇,，并且可以根據(jù)不同類(lèi)型細(xì)胞的特定需求進(jìn)行定制,。換句話(huà)說(shuō)，X-Pure 明膠的物理化學(xué)特性可以針對(duì)不同的硬度進(jìn)行調(diào)整,，以模擬不同類(lèi)型人體組織的硬度,。基于明膠的水凝膠的硬度可以達(dá)到 200 kPa,，也可以柔軟到 500 Pa 或更低,。因此，可以創(chuàng)建一個(gè)環(huán)境來(lái)概括像腦組織一樣柔軟和像預(yù)鈣化骨骼一樣堅(jiān)硬（以及介于兩者之間的所有物體）的組織硬度,。

應(yīng)用案例：原位生物打印
Rousselot的 X-Pure GelDAT 生物材料在一項(xiàng)創(chuàng)新研究項(xiàng)目中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,，該項(xiàng)目正在開(kāi)發(fā)一種生物打印機(jī)，可以直接在體內(nèi)打印活體結(jié)構(gòu)以修復(fù)受損組織,。這種生物打印機(jī)與我們習(xí)慣看到的臺(tái)式機(jī)器截然不同,，它使用肌肉般的軟機(jī)器人將生物材料結(jié)構(gòu)直接擠出到組織上。

該研究項(xiàng)目由澳大利亞悉尼新南威爾士大學(xué)進(jìn)行,，有潛力用于原位 3D 生物打印和內(nèi)窺鏡手術(shù),，并有助于克服傳統(tǒng)生物打印現(xiàn)有的挑戰(zhàn)，例如表面不匹配和組織損傷或在植入前運(yùn)輸中引起的生物組織污染,。

生物打印機(jī)依靠柔軟的人造肌肉來(lái)控制打印頭,，打印頭由機(jī)器學(xué)習(xí)工具控制以實(shí)現(xiàn)最精確的運(yùn)動(dòng)。在這項(xiàng)研究中,，Rousselot 的 X-Pure GelDAT 是用于打印人造結(jié)腸和修復(fù)豬腎組織的生物材料之一,。GelDAT 是一種理想的材料,，不僅因?yàn)槠渖�物相容性，還因?yàn)槠渥吭降恼澈闲阅芎团c組織交聯(lián)的能力,。

研究生院 Scientia 副教授表示：“我們選擇在這項(xiàng)工作中使用 GelDAT,，因?yàn)樗�易于擠出和光聚合，使其成為測(cè)試這種新設(shè)備的出色生物墨水平臺(tái),，到目前為止,，這項(xiàng)工作的結(jié)果令人鼓舞，懸浮在 GelDAT 生物材料中的細(xì)胞在打印測(cè)試中能夠存活,，希望我們的技術(shù)能夠改善組織修復(fù),。“

總而言之,，Rousselot的 X-Pure 明膠生物材料是生物打印的關(guān)鍵成分,，提供科學(xué)家開(kāi)發(fā)和構(gòu)建細(xì)胞繁榮環(huán)境所需的一致性、純度和可調(diào)性,。

Rousselot
憑借130多年在明膠和膠原蛋白方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí),，Rousselot生物醫(yī)學(xué)為組織工程、再生醫(yī)學(xué),、藥物輸送系統(tǒng),、細(xì)胞療法、外科和腸胃外應(yīng)用,、傷口愈合和芯片上器官提供高質(zhì)量的醫(yī)藥級(jí)生物材料,。Rousselot的生物醫(yī)學(xué)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)純化、改性和非改性,、低內(nèi)毒素明膠和膠原蛋白,，并根據(jù)各種規(guī)格進(jìn)行定制和擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)快速,、可靠的產(chǎn)品開(kāi)發(fā),。