Rousselot：X-Pure 明膠可提高生物打印的一致性

在人體中,，組織由細胞外基質(zhì) (ECM) 支持的細胞組成,，細胞外基質(zhì)本身由膠原蛋白組成,。這些膠原蛋白具有多種功能，不僅支持細胞,，還提供一定的拉伸強度并促進細胞粘附調(diào)節(jié),、趨化性、細胞遷移和直接組織發(fā)育,。生物打印細胞時,，也需要一種結(jié)構(gòu)來支撐細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成分,，可以為組織工程和生物打印帶來了機遇。



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

從明膠到 GelMA
在深入了解 Rousselot 明膠產(chǎn)品的優(yōu)點之前，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 博士在根特大學開發(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發(fā)的,，雖然純明膠非常適合細胞生長,，但也面臨著一個特定的挑戰(zhàn)：當暴露在 31.7–34.2 °C 的溫度下時,，它會融化（細胞在體溫37°C下生）。在明膠中添加甲基丙烯酸酐會產(chǎn)生更穩(wěn)定的材料,，因為交聯(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驗室中制造和合成,，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)會影響研究結(jié)果，并實際上導致體內(nèi)問題,，如組織炎癥,、過敏原敏感性，在最壞的情況下,，甚至會導致致命的休克,。


△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題并提高多功能生物材料的可靠性和安全性，Rousselot開發(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)的機械性能,。這種特性組合意味著 X-Pure GelMA 可適用于再生醫(yī)學和組織工程等廣泛的生物醫(yī)學應用。

對于生物打印用戶,，Rousselot的 X-Pure GelMA 提供了細胞成長所需的一致性,。它還通過確保研究人員在工作中了解生物材料的確切特性來完全簡化生物打印過程。也就是說,，雖然常規(guī) GelMA 要求研究人員對每個新批次的生物打印機設(shè)置進行微調(diào)和優(yōu)化（設(shè)置可能需要數(shù)周時間）,，但相同的設(shè)置可用于 X-Pure GelMA 的特定變體，無論批次號如何,。

X-Pure GelMA 的物理化學性質(zhì)也可以通過交聯(lián)來調(diào)整,，以適應不同的應用。Rousselot 說：“GelMA 可以以特定的功能化程度 (DoM) 和分子量 (MW) 進行合成,，從而實現(xiàn)可調(diào)節(jié)的水凝膠形成,。”這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材料特性,、生物墨水配方和打印條件（例如交聯(lián)溫度）來控制的。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預測水凝膠的硬度,，這與實驗室制造的 GelMA 形成鮮明對比,，在實驗室制造的 GelMA 中，每個批次都需要反復試驗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用,。



在該材料發(fā)布時，Rousselot Biomedical 業(yè)務開發(fā)經(jīng)理 Jeff Daelman 博士對該產(chǎn)品加速研究推進臨床的能力發(fā)表了簡介：“Rousselot 的 X-Pure GelDAT 的研究級在功能上相當于 GMP 級材料,，因此研究人員在臨床試驗之前重新驗證其生物材料的風險較小,。早期研究質(zhì)量的下降還會導致重大的規(guī)模擴大問題和臨床試驗準備的延誤。X-Pure GelDAT 可用于每個開發(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)不同類型細胞的特定需求進行定制,。換句話說，X-Pure 明膠的物理化學特性可以針對不同的硬度進行調(diào)整,，以模擬不同類型人體組織的硬度,。基于明膠的水凝膠的硬度可以達到 200 kPa,，也可以柔軟到 500 Pa 或更低,。因此，可以創(chuàng)建一個環(huán)境來概括像腦組織一樣柔軟和像預鈣化骨骼一樣堅硬（以及介于兩者之間的所有物體）的組織硬度,。

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

該研究項目由澳大利亞悉尼新南威爾士大學進行,，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輸中引起的生物組織污染。

生物打印機依靠柔軟的人造肌肉來控制打印頭,，打印頭由機器學習工具控制以實現(xiàn)最精確的運動,。在這項研究中，Rousselot 的 X-Pure GelDAT 是用于打印人造結(jié)腸和修復豬腎組織的生物材料之一,。GelDAT 是一種理想的材料,，不僅因為其生物相容性，還因為其卓越的粘合性能和與組織交聯(lián)的能力,。

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

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,，提供科學家開發(fā)和構(gòu)建細胞繁榮環(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業(yè)知識,，Rousselot生物醫(yī)學為組織工程、再生醫(yī)學,、藥物輸送系統(tǒng),、細胞療法、外科和腸胃外應用,、傷口愈合和芯片上器官提供高質(zhì)量的醫(yī)藥級生物材料,。Rousselot的生物醫(yī)學業(yè)務開發(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)格進行定制和擴展，以實現(xiàn)快速,、可靠的產(chǎn)品開發(fā),。