3Dプリントされたゼラチンメタクリレート（GELMA）/シラン化シリカ足場は、硬質組織の再生のために2段階の冷却システムによって支援されました

多くの生体材料の中で、光カル可能なタンパク質であるゼラチンメタクリレート（GELMA）は、その優れた細胞応答、生体適合性、生分解性により、3Dバイオプリンティングプロセスで広く使用されています。ただし、Gelmaは粘度の深刻な温度依存性のため、依然として低い加工性を示しています。この障害を克服するために、ゲルマの粘度を効果的に制御するために2段階の温度制御システムを提案します。プロセス条件を最適化するために、冷却システムの温度（ジャケットとステージ）を評価しました。確立されたシステムを使用して、3つのゲルマ足場が製造され、そこではシラネートシリカ粒子の異なる濃度（0、3、10 wt％）が埋め込まれました。硬質組織の再生に適した調製した足場の性能を評価するために、物理的（粘弾性、表面粗さ、圧縮モジュラスおよび濡れ性）と生物学的（ヒト間葉系幹細胞の成長、ウエスタンブロッティングおよび骨形成分化）特性を分析しました。その結果、シリカ含有量が大きい（10 wt％）の複合足場は、機械的強度、細胞の初期付着、細胞増殖、骨形成分化をコントロールのものと比較して、物理的および生物学的性能が向上しました。我々の結果は、gelma/silanated silica複合足場が硬い組織の再生に潜在的に使用できることを示しています。

Among many biomaterials, gelatin methacrylate (GelMA), a photocurable protein, has been widely used in 3D bioprinting process owing to its excellent cellular responses, biocompatibility and biodegradability. However, GelMA still shows a low processability due to the severe temperature dependence of viscosity. To overcome this obstacle, we propose a two-stage temperature control system to effectively control the viscosity of GelMA. To optimize the process conditions, we evaluated the temperature of the cooling system (jacket and stage). Using the established system, three GelMA scaffolds were fabricated in which different concentrations (0, 3 and 10 wt%) of silanated silica particles were embedded. To evaluate the performances of the prepared scaffolds suitable for hard tissue regeneration, we analyzed the physical (viscoelasticity, surface roughness, compressive modulus and wettability) and biological (human mesenchymal stem cells growth, western blotting and osteogenic differentiation) properties. Consequently, the composite scaffold with greater silica contents (10 wt%) showed enhanced physical and biological performances including mechanical strength, cell initial attachment, cell proliferation and osteogenic differentiation compared with those of the controls. Our results indicate that the GelMA/silanated silica composite scaffold can be potentially used for hard tissue regeneration.