Development of gelatin-carboxymethyl cellulose based 3D-printed scaffolds for cardiac and bone tissue engineering

Yumuşak ve sert dokuları etkileyen doku defektleri, rejeneratif tıpta hala önemli bir zorluk oluşturmaktadır. Bu çalışmada, yumuşak doku modeli olarak kalp dokusu, sert doku modeli olarak ise kemik dokusu ele alınmıştır. Her iki sistemde de, biyouyumlu ve baskıya uygunl yapıları nedeniyle jelatin (Gel) ve karboksimetil selüloz (CMC) temel polimerler olarak kullanılmış; dokuya özgü özellikler için kalp iskelelerine grafen oksit (GO), kemik dokusu iskelelerine ise nano-hidroksiapatit (HA) eklenmiştir. Kalp dokusu uygulamaları için, farklı konsantrasyonlardaki (100:20 mM, 50:10 mM, 25:5 mM) N-(3-dimetilaminopropil)-nn'-etilkarbodiimid hidroklorür (EDC) ve Nhidroksisüksinimid (NHS) kullanılarak çapraz bağlanmış CMC/Gel ve CMC/Gel/GO iskeleleri, ekstrüzyon tabanlı 3D baskı yöntemiyle üretilmiştir. C15/G7.5/GO1 formülasyonu % 61.03 oranında onemli bir gerinme artışı sağlarken, C10/G7.5/GO1 formülasyonu elektrik iletkenliği ile doğal miyokard dokusuna benzer iletkenlik göstermiştir. GO içeren gruplarda H9C2 hücre canlılığı anlamlı şekilde artarak iskelelerin kalp doku mühendisliğine uygunluğunu göstermiştir. Sert doku mühendisliği kapsamında, nano-HA ve jelatin konsantrasyonlarının 3D baskılı kemik iskelelerinin mekanik performansı, biyouyumluluğu ve biyolojik etkinliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. HA10/G1 5/C7.5 formulasyonu,yük taşımayan uygulamalar için uygun 2.6 MPa basma dayanımı, kontrollü degradasyon ve 28 gün sonunda SBF (simüle vücut sıvısı) ortamında belirgin apatit oluşumu göstermiştir. MC3T3-E1 pre-osteoblast hucreleri ile yapılan hucre kulturu çalışmaları, özellikle nano-HA ile zenginleştirilmiş gruplarda mükemmel hücre tutunması, proliferasyonu ve mineralizasyon potansiyelini ortaya koymuştur. Gel/CMC bazlı iskeleler hem yumuşak ve sert doku onarımı için umut vadeden platformlardır.