Aqueous Two‐Phase Bioinks for Discrete Packing and Compartmentalization of 3D Bioprinted Cells

Autori: Martina Marcotulli, Arianna Iacomino, Federico Serpe, Lucia Iafrate, Marco Bastioli, Giorgia Montalbano, Biagio Palmisano, Silvia Franco, Roberta Angelini, Alessandro Corsi, Mara Riminucci, Giancarlo Ruocco, Chiara Scognamiglio, Andrea Barbetta, Gianluca Cidonio

Keywords

3D bioprinting, aqueous two-phase materials, biofabrication, cellular crowding, microfluidic-assisted3Dbioprinting.

Summary

L’ineguagliabile capacità dei sistemi acquosi a due fasi (ATPS) di riprodurre la compartimentazione cellulare e dei biomateriali su microscala, al fine di modulare selettivamente il comportamento e la funzionalità delle cellule, è ideale per l’ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa (TERM). Nel presente lavoro, introduciamo nuovi inchiostri biomateriali ATPS per la biostampa 3D di emulsioni acqua-in-acqua (W/W), che consentono un affollamento cellulare preciso per la rigenerazione tissutale in vitro ed ex vivo. La gelatina metacriloilata (GelMA) è stata dispersa in una fase di acido alginico in funzione della concentrazione di cloruro di sodio (NaCl) (0-36 g/L). La dimensione delle goccioline dell’emulsione (12,8 ± 2,6–52,4 ± 11,4 µm) ha influenzato la degradazione e la localizzazione spaziale delle cellule (A549, C2C12, MG63). Un approccio di biostampa 3D assistito da microfluidica ha consentito di ottimizzare la struttura delle fibre regolando la deposizione di ATPS tramite la modulazione delle portate e della velocità di stampa. Le proprietà reologiche hanno confermato i risultati della separazione bifasica, facilitando la selezione della formulazione dell’inchiostro ATPS per la fabbricazione di costrutti funzionali contenenti cellule. L’incapsulamento delle cellule C2C12 ha rivelato un maggiore rimodellamento del citoscheletro a concentrazioni di sale più elevate. L’aumento della fase GelMA ha favorito l’aggregazione delle cellule stromali del midollo osseo umano (HBMSC), la deposizione minerale e la differenziazione scheletrica. Studi in ovo hanno dimostrato il controllo della degradazione e l’infiltrazione vascolare tramite la modulazione del sale.

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