学術的な共有 DIY 3Dプリント ROS ロジックゲート 多機能の脚手架 骨の老化障害の修復

抽象的な

高齢者の再生障害は、骨欠損の修復に大きな課題をもたらします。老化微小環境（SME）内では、過剰な活性酸素種（ROS）、慢性炎症、老化細胞の蓄積、局所感染が治癒を妨げる自己強化的な悪循環を形成します。今回我々は、マグネシウムおよびマンガンをドープした酸化ビスマスと、ラパマイシン（Rapa）を充填した3Dプリントヒドロゲル足場に埋め込まれた酸素欠損ナノ粒子（MMBOx）を統合することにより、マルチモーダルROSロジックゲート治療プラットフォームを開発した。 in vitro 研究では、このプラットフォームは、pH 応答性ペルオキシダーゼ、オキシダーゼ様活性、光熱増強音響力学効果を組み合わせ、効率的な抗菌除去のためのオンデマンド ROS 生成を可能にします。同時に、MMBOx とヒドロゲルが過剰な ROS を除去し、Rapa が細胞のオートファジーを促進して損傷したミトコンドリアを除去し、ROS 制御を強化し、幹細胞の老化を遅らせます。さらに、MMBOx は Keap1-Nrf2 シグナル伝達経路を調節することでグルタチオン (GSH) の合成と代謝を促進し、それにより細胞内の GSH プールを増加させ、ROS 耐性を増加させて、より若々しい細胞表現型をサポートします。 in vivo 研究では、このプラットフォームが感染皮膚欠損モデルの感染を軽減することが確認されています。さらに、SME 関連の慢性炎症と細胞老化を軽減し、高齢ラット頭蓋冠欠損モデルの骨再生を促進します。これらの発見は、悪化したSMEに対処し、高齢者の骨修復を促進するための有望な戦略を提供します。

この研究に含まれる 3D プリンティング戦略

1. Soongon 互換モジュール:

• 低温ノズル/プラットフォーム:低温直描ノズル・プラットフォームモジュールを搭載。このモジュールは -5°C から室温まで対応​​しており、硬化効率を迅速に向上させ、材料の印刷と成形の効果を確実にすることができます。
• インク押し出し印刷:ハイドロゲル、ゼラチンなどの低粘度生体材料に適しています。
• UV光支援硬化モジュール:複数の波長範囲をサポートし、光開始剤を含む直接描画材料の硬化と成形を効果的に支援します。

この研究に対する編集者の拡張されたアイデア

1. 拡張機能の概念:

• アップグレード可能なマルチチャネル プリントヘッド:さまざまな Ni ローディング インクを使用した印刷構造の作製を実現し、生体材料製造の新しい方法を提供します。
• オンラインミキシングモジュール:実験効率を向上させるために、オンライン混合モジュールを使用して生体材料と特定の性能材料をリアルタイムで混合することができ、マルチノズルの共同作業中により多くの異なる印刷方法を満足させることができます。
• 回転シャフトモジュール:さまざまな直径と長さの管状足場のためにより多くの実験スペースを提供します。

2. モジュールの紹介:

• マルチチャンネルプリントヘッド:2 ～ 4 チャンネルのデザインで、共同印刷/並列印刷用に複数のマテリアルを送信できます。
• アクティブまたはパッシブミキシングモード:オンラインでリアルタイムに混合して、材料の指定比率混合やオンライン勾配変更を実現できます。
• 回転軸径サポート:φ1.5、φ2、φ4、φ6、φ8、φ10、φ20、φ25。
• 回転軸印刷長さ:Φ1.5、Φ2、Φ4、Φ6、Φ8、Φ10は100mm印刷可能。 φ20、φ25は55mmの印刷が可能です。