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저자정보
아미타바 바타차리아 (서울과학기술대학교 의료전자연구소) Gopinathan Janarthanan (서울과학기술대학교) Taeyang Kim (Seoul National University of Science and Technology Republic of Korea.) Shiva Taheri (Seoul National University of Science and Technology Republic of Korea.) Jisun Shin (Seoul National University of Science and Technology Republic of Korea.) Jihyeon Kim (Seoul National University of Science and Technology Republic of Korea.) Hyun Cheol Bae (Seoul National University College of Medicine Seoul Republic of Korea) 한혁수 (서울대학교) 노인섭 (서울과학기술대학교)
저널정보
한국생체재료학회 생체재료학회지 생체재료학회지 제26권 제4호
발행연도
2022.12
수록면
983 - 999 (17page)
DOI
https://doi.org/10.1186/s40824-022-00301-6

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Background: The gelatin-methacryloyl (GelMA) polymer suffers shape fidelity and structural stability issues during 3D bioprinting for bone tissue engineering while homogeneous mixing of reinforcing nanoparticles is always under debate. Method: In this study, amorphous calcium phosphates micro/nanoparticles (CNP) incorporated GelMA is synthe sized by developing specific sites for gelatin structure-based nucleation and stabilization in a one-pot processing. The process ensures homogenous distribution of CNPs while different concentrations of gelatin control their growth and morphologies. After micro/nanoparticles synthesis in the gelatin matrix, methacrylation is carried out to prepare homogeneously distributed CNP-reinforced gelatin methacryloyl (CNP GelMA) polymer. After synthesis of CNP and CNP GelMA gel, the properties of photo-crosslinked 3D bioprinting scaffolds were compared with those of the con ventionally fabricated ones. Results: The shape (spindle to spherical) and size (1.753 μm to 296 nm) of the micro/nanoparticles in the GelMA matrix are modulated by adjusting the gelatin concentrations during the synthesis. UV cross-linked CNP GelMA (using Irgacure 2955) has significantly improved mechanical (three times compressive strength), 3D printability (160 layers, 2 cm self-standing 3D printed height) and biological properties (cell supportiveness with osteogenic differentia tion). The photo-crosslinking becomes faster due to better methacrylation, facilitating continuous 3D bioprinting or printing. Conclusion: For 3D bioprinting using GelMA like photo cross-linkable polymers, where structural stability and homo geneous control of nanoparticles are major concerns, CNP GelMA is beneficial for even bone tissue regeneration within short period.
#3D bioprinting #Calcium phosphate #Tissue engineering #Nanoparticles #Nucleation #Site-specific

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