ペクチンGPTMSベースの生体材料：組織工学用途向けの3D足場の持続可能なバイオプリンティングに向けて

再生可能資源に由来し、3D バイオプリンティング技術を通じて加工可能な、環境に優しく無毒な生体材料の開発は、持続可能な組織工学の新たな課題です。ここでは、柑橘類の皮からのペクチンが、ワンポット手順を通じて初めて (3-グリシジルオキシプロピル) トリメトキシシラン (GPTMS) で架橋されました。GPTMS 含有量を制御することで、多孔性、吸水性、圧縮弾性率に関して調整可能な特性を備えた凍結乾燥多孔質ペクチン スポンジが得られました。細胞実験では、GPTMS がペクチンの細胞適合性に影響を及ぼさないことが示されました。GPTMS を添加すると、粘度と降伏応力が増加するため、ペクチンの印刷適性が向上しました。したがって、追加の支持材料を使用せずに、相互接続されたミクロ孔とマクロ孔を備えた三次元ウッドパイルおよび複雑な解剖学的形状の足場がバイオプリントされました。これらの結果は、患者固有の足場を作製するための生体材料インクとして GPTMS で架橋されたペクチンを使用することの大きな可能性を示しており、これを in vivo での組織再生の促進に使用できる可能性があります。

Developing green and nontoxic biomaterials, derived from renewable sources and processable through 3D bioprinting technologies, is an emerging challenge of sustainable tissue engineering. Here, pectin from citrus peels was cross-linked for the first time with (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS) through a one-pot procedure. Freeze-dried porous pectin sponges, with tunable properties in terms of porosity, water uptake, and compressive modulus, were obtained by controlling GPTMS content. Cell experiments showed that GPTMS did not affect the cytocompatibility of pectin. The addition of GPTMS improved the printability of pectin due to an increase of viscosity and yield stress. Three-dimensional woodpile and complex anatomical-shaped scaffolds with interconnected micro- and macropores were, therefore, bioprinted without the use of any additional support material. These results show the great potential of using pectin cross-linked with GPTMS as biomaterial ink to fabricate patient-specific scaffolds, which could be used to promote tissue regeneration in vivo.