Hur testar du, i forskning i tidigt skede, om ett potentiellt läkemedel effektivt riktar sig mot en mänsklig tumör, organ, eller någon annan del av kroppen? Hur får man en ny hand eller annan kroppsdel? Forskare är i ett tidigt skede av att använda 3D-cellutskriftsteknik för att få utvecklingar som dessa att hända. Ett standardsätt – som för närvarande inte är tillgängligt – att fixera cellerna på plats efter utskrift skulle hjälpa forskare att undvika att behöva "uppfinna hjulet på nytt" i varje ny undersökning.

I en studie som nyligen publicerades i Material idag Bio , forskare från Osaka University har använt silkesnanofibrer som erhållits genom mekanisk sönderdelning för att förbättra tryckprocessen utan att skada cellerna eller cellenheterna. En attraktiv punkt med silke för denna applikation är att siden tros vara ett säkert material för människor. Denna utveckling kommer att hjälpa till att ta ut forskning om 3D-cellutskrift ur laboratoriet och till verklig biomedicinsk användning.

För att få fram fibrerna, forskarna började med jungfruligt siden, tog sedan bort proteinet sericin från det eftersom detta protein orsakar inflammation hos patienter. Nästa, forskarna malde det återstående biokompatibla materialet till nanofibrer. Fibrerna kan steriliseras - utan att skada dem - för medicinskt bruk, med gemensam laboratorieutrustning.

"Våra sidenfibrer är utmärkta tillsatser till bioink -cellutskriftsmaterial, " säger huvudförfattaren Shinji Sakai. "De är kompatibla med många medier, såsom de som innehåller gelatin, kitosan, eller hyaluronsyra, ger dem ett brett utbud av potentiella tillämpningar."

Huvudsyftet med fibrerna var att säkerställa att cellerna i biobläcket behöll sin 3D-positionering efter utskrift utan att skada cellerna. Fibrerna uppfyller detta syfte genom att förbättra integriteten hos biobläcket och minimera de skadliga höga mekaniska påfrestningarna som ofta utsätts för celler under tryckning.

"Olika mekaniska experiment säger samma sak:nanofibrerna förbättrade egenskaperna hos utskriftsmediet, " förklarar professor Sakai. "Till exempel, Youngs modul - ett mått på styvhet - ökade flera gånger och förblev förstärkt i över en månad."

Fibrerna hjälper tryckta konfigurationer att behålla sin strukturella integritet efter tryckning. Till exempel, en näsformad konfiguration behöll sin form endast när den trycktes med bioink innehållande sidenfibrerna. Över 85 % av cellerna i biobläcket förblev levande efter en vecka i det tryckta biobläcket med eller utan tillsatta fibrer, vilket indikerar att tillsatsen av fibrerna inte skadade cellerna.

Nuvarande cellutskriftsteknik skadar ofta cellerna kraftigt eller behåller inte den avsedda formen länge. Forskningen här hjälper till att övervinna dessa begränsningar på ett sätt som hjälper till att utveckla läkemedelsupptäckten, regenerativ medicin, och många andra pågående biomedicinska forskningsfält med stor inverkan, och har den potentiella ökade ekonomiska fördelen med att återuppliva sidenindustrin.

Artikeln, "Silke fibroin nanofibers:En lovande bläcktillsats för extrudering 3-D bioprinting, " publicerades i Material idag Bio .