Penemuan protein berserat dapat meningkatkan bioprinting, rekayasa jaringan

Penemuan protein berserat dapat meningkatkan bioprinting, rekayasa jaringan


Newswise – UNIVERSITY PARK, Pa. – Protein berserat seperti kolagen dan fibrinogen membentuk lapisan padat tipis di permukaan larutan air yang mirip dengan “kulit” yang terbentuk pada susu hangat, menurut tim peneliti Penn State, yang percaya penemuan ini dapat mengarah pada bioprinting dan rekayasa jaringan yang lebih efisien.

Dalam tubuh manusia, protein berserat memberikan dukungan struktural untuk sel dan jaringan serta membantu biomekanik. Kolagen membentuk 80 persen kulit kita dan 10 persen otot kita, sementara fibrinogen membantu pembekuan darah dengan membentuk fibrin hidrogel.

“Larutan protein kolagen dan fibrinogen banyak digunakan sebagai prekursor kolagen dan hidrogel fibrin dalam aplikasi rekayasa jaringan,” kata Hemanth Gudapati, mahasiswa pascasarjana dan asisten pengajar dalam ilmu teknik dan mekanik. “Ini karena kolagen dan fibrin, yang digunakan sebagai bahan struktural untuk rekayasa jaringan yang mirip dengan peran mereka dalam tubuh manusia, tidak beracun, dapat terurai secara hayati, dan meniru lingkungan mikro alami sel.”

Gudapati dan rekan peneliti melaporkan dalam Soft Matter, untuk pertama kalinya bahwa protein berserat membentuk lapisan padat di permukaan air karena agregasi protein di antarmuka udara / air. Lapisan padat ini mengganggu pengukuran akurat reologi larutan, yang mempelajari sifat fluida seperti aliran. Sebelumnya, hanya ditunjukkan bahwa jenis protein utama lainnya, protein globular, membentuk lapisan padat ini pada antarmuka udara / air.

Pengukuran reologi yang akurat sangat penting untuk kesuksesan bioprinting. Pengukuran viskositas penting untuk mengidentifikasi solusi protein apa yang berpotensi dapat dicetak, dan untuk mendeteksi ketidakkonsistenan dalam perilaku aliran di antara berbagai kumpulan protein berserat.

“Kolagen dan fibrinogen diekstraksi dari hewan, dan perilaku alirannya berubah dari batch ke batch dan seiring waktu,” kata Gudapati.

Hal ini pada gilirannya menimbulkan tantangan untuk hasil bioprinting yang konsisten.

“Pengukuran perilaku aliran yang akurat membantu pengiriman solusi protein yang andal atau konsisten selama bioprinting,” kata Gudapati. “Ini membantu dalam pembuatan hal-hal seperti perangkat organ-on-chip yang andal dan model penyakit.”

Solusi potensial untuk pengukuran yang akurat adalah dengan menambahkan surfaktan seperti polisorbat 80 untuk mencegah pembentukan film pada antarmuka udara / air.

Penelitian ini juga mengidentifikasi konsentrasi larutan protein yang berpotensi dapat dicetak melalui bioprinting inkjet, bersama dengan mengidentifikasi parameter operasi bioprinting.

Gudapati mengatakan ada temuan lain dalam penelitian mereka yang membutuhkan penyelidikan lebih lanjut. Ini termasuk kemungkinan bahwa agregat protein berserat pada antarmuka udara / air dapat dilepaskan dari antarmuka dan bahwa agregat protein ini dapat menyebabkan akumulasi lebih lanjut dari protein dalam larutan.

“Agregasi massal lebih lanjut bisa menjadi salah satu alasan buruknya kesejajaran serat kolagen atau buruknya kekuatan mekanik fibrin di luar tubuh, yaitu in vitro, yang merupakan tantangan yang dihadapi aplikasi rekayasa jaringan saat ini,” kata Gudapati.

Pekerjaan tersebut dilakukan di lab Ibrahim Ozbolat, Profesor Asosiasi Pengembangan Karir Keluarga Hartz dari Ilmu dan Mekanika Teknik, bekerja sama dengan Ralph Colby, profesor ilmu dan teknik material dan teknik kimia.

“Dr. Pekerjaan Colby dengan larutan protein globular memengaruhi pekerjaan kami, ”kata Gudapati. “Misalnya, kami menyadari bahwa protein berserat dapat berperilaku mirip dengan protein globular di antarmuka udara / air pada awal penelitian kami.”

Bersama dengan Colby, Ozbolat dan Gudapati, penulis makalah Soft Matter lainnya termasuk Daniele Parisi, mahasiswa pascasarjana di bidang sains dan teknik material. Penelitian didukung oleh Osteology Foundation di Swiss, Hartz Family Career Development Professorship in Engineering dan Penn State Department of Engineering Science and Mechanics.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author