Ключевые слова
Как цитировать
Аннотация
3D печать - это новый многообещающий метод создания трехмерных клеточных конструкций для всевозможных биомедицинских исследований. К преимуществам использования 3D-биопечати в биомедицинской сфере относятся разработка персонализированного дизайна для каждого пациента, высокая точность и создание сложных структур. Основным компонентом 3D-биопечати являются биочернила, обеспечивающие биосовместимость, механическую стабильность, и высокое разрешение вовремя и после печати.
Цель. Изучить влияние способа отверждения биочернил на основе метакрилата желатина и альгината на микроструктуру получаемого 3D конструкта и на морфологию инкапсулированных в него клеток рака молочной жедезы (РМЖ) ВТ20.
В нашем исследовании мы использовали метод экструзионной 3D печати на биопринтере BIO X (Cellink, США) с биочернилами на основе альгината и метакрилата желатина GelMa, смешанные с клетками линии рака молочной железы BT-20 в соотношении 2:1. Напечатанные конструкты полимеризировали двумя способами химическим или фото- отверждением. После отверждения конструкты с клетками помещали в питательную среду DMEM с добавлением 10% FBS и культивировали при 37°С и 5,5% СО2. Затем образцы наблюдали и визуализировали с помощью микроскопа (Ti-S, Nikon, Япония). По истечении одной и двух недель культивирования часть конструктов фиксировали и заключали в парафиновые блоки. Далее по стандартной методике подготавливали срезы и окрашивали препараты гематоксилином и эозином.
В результате мы спроектировали квадратные, 3-х слойные, конструкты с инкапсулированными клетками рака молочной железы. При создании 3D моделей опухолевого роста РМЖ с использованием биочернил на основе метакрилата желатина и альгината на наш взгляд, предпочтительным является фотоотверждение, так как оно позволяет создать губчатую микроструктуру из сообщающихся пор. Такая структура поддерживает миграцию клеток и способствует сохранению клеточной морфологии, приближенной к наблюдаемой in vivo.
Библиографические ссылки
Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209-249. doi:10.3322/caac.21660.
Asghar W, El Assal R, Shafiee H, et al. Engineering cancer microenvironments for in vitro 3-D tumor models. Mater Today (Kidlington). 2015;18(10):539-553. doi:10.1016/j.mattod.2015.05.002.
Imamura Y, Mukohara T, Shimono Y, et al. Comparison of 2D- and 3D-culture models as drug-testing platforms in breast cancer. Oncol Rep. 2015;33(4):1837-43. doi:10.3892/or.2015.3767.
Тимофеева С.В., Шамова Т.В., Ситковская А.О. 3D-биопринтинг микроокружения опухоли: последние достижения. Журнал общей биологии. 2021;82(5):389-400 [Timofeeva SV, Shamova TV, Sitkovskaya AO. 3D bioprinting of the tumor microenvironment: recent advances. Zh Obshch Biol. 2021;82(5):389-400 (In Russ).] doi:10.31857/S0044459621050067.
Breslin S, O'Driscoll L. The relevance of using 3D cell cultures, in addition to 2D monolayer cultures, when evaluating breast cancer drug sensitivity and resistance. Oncotarget. 2016;7(29):45745-45756. doi:10.18632/oncotarget.9935.
Swaminathan S, Hamid Q, Sun W, et al. Bioprinting of 3D breast epithelial spheroids for human cancer models. Biofabrication. 2019;11(2):025003. doi:10.1088/1758-5090/aafc49.
Wang Y, Shi W, Kuss M, et al. 3D Bioprinting of Breast Cancer Models for Drug Resistance Study. ACS Biomater Sci Eng. 2018;4(12):4401-4411. doi:10.1021/acsbiomaterials.8b01277.
Grolman JM, Zhang D, Smith AM, et al. Rapid 3D Extrusion of Synthetic Tumor Microenvironments. Adv Mater. 2015;27(37):5512-7. doi:10.1002/adma.201501729.
Tarassoli SP, Jessop ZM, Jovic T, et al. Candidate Bioinks for Extrusion 3D Bioprinting-A Systematic Review of the Literature. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:616753. doi:10.3389/fbioe.2021.616753.
Gopinathan J, Noh I. Recent trends in bioinks for 3D printing. Biomater Res. 2018;22:11. doi:10.1186/s40824-018-0122-1.
Ozbolat IT, Peng W, Ozbolat V. Application areas of 3D bioprinting. Drug Discov Today. 2016;21(8):1257-71. doi:10.1016/j.drudis.2016.04.006.
Yue K, Trujillo-de Santiago G, Alvarez MM, et al. Synthesis, properties, and biomedical applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels. Biomaterials. 2015;73:254-71. doi:10.1016/j.biomaterials.2015.08.045.
Mirani B, Stefanek E, Godau B, et al. microfluidic 3d printing of a photo-cross-linkable bioink using insights from computational modeling. ACS Biomater Sci Eng. 2021;7(7):3269–3280. doi:10.1021/acsbiomaterials.1c00084.
Yin J, Yan M, Wang Y, et al. 3D bioprinting of low-concentration cell-laden gelatin methacrylate (GelMA) bioinks with a two-step cross-linking strategy. ACS Appl Mater Interfaces. 2018;10(8):6849-6857. doi:10.1021/acsami.7b16059.
Munaz A, Vadivelu RK, St. John J, et al. Three-dimensional printing of biological matters. J Sci-Adv Mater Dev. 2016;1(1):1-17. doi:10.1016/j.jsamd.2016.04.001.
Hospodiuk M, Dey M, Sosnoski D, et al. The bioink: A comprehensive review on bioprintable materials. Biotechnol Adv. 2017;35(2):217-239. doi:10.1016/j.biotechadv.2016.12.006.
Daly AC, Critchley SE, Rencsok EM, et al. A comparison of different bioinks for 3D bioprinting of fibrocartilage and hyaline cartilage. Biofabrication. 2016;8(4):045002. doi:10.1088/1758-5090/8/4/045002.
Jia W, Gungor-Ozkerim PS, Zhang YS, et al. Direct 3D bioprinting of perfusable vascular constructs using a blend bioink. Biomaterials. 2016;106:58-68. doi:10.1016/j.biomaterials.2016.07.038.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
© АННМО «Вопросы онкологии», Copyright (c) 2023