Development of phenol-grafted polyglucuronic acid and its application to extrusion-based bioprinting inks

En este presente trabajo, desarrollamos un ácido poliglucurónico (PGU) injertado con fenol e investigamos la utilidad en el campo de la ingeniería de tejidos mediante el uso de este derivado como componente de biotinta que permite la gelificación en la bioimpresión 3D basada en extrusión. El derivado de PGU se obtuvo conjugando con tiramina, y la solución acuosa del derivado era curable a través de una reacción catalizada por peroxidasa de rábano picante (HRP). A partir de una solución al 2,0% p/v del derivado que contenía 5 U/ml de HRP, se obtuvieron con éxito construcciones de hidrogel con una buena fidelidad de forma a los planos. Los fibroblastos de ratón y las células de hepatoma humano encerradas en las construcciones impresas mostraron aproximadamente un 95% de viabilidad el día después de la impresión y sobrevivieron durante 11 días de estudio sin una disminución notable de la viabilidad. Estos resultados demuestran el gran potencial del derivado de PGU en el campo de la ingeniería de tejidos, especialmente como componente de tinta de la bioimpresión 3D basada en extrusión.

Dans ce travail, nous avons développé un acide polyglucuronique greffé au phénol (PGU) et étudié l'utilité dans le domaine du génie tissulaire en utilisant ce dérivé comme composant de bio-encre permettant la gélification dans la bio-impression 3D par extrusion. Le dérivé de PGU a été obtenu par conjugaison avec la tyramine, et la solution aqueuse du dérivé a été durcissable par une réaction catalysée par la peroxydase de raifort (HRP). À partir d'une solution à 2,0 % p/v du dérivé contenant 5 U/mL de HRP, des constructions d'hydrogel ont été obtenues avec succès avec une bonne fidélité de forme aux plans. Les fibroblastes de souris et les cellules d'hépatome humain inclus dans les constructions imprimées ont montré une viabilité d'environ 95 % le lendemain de l'impression et ont survécu pendant 11 jours d'étude sans diminution remarquable de la viabilité. Ces résultats démontrent le grand potentiel du dérivé de PGU dans le domaine de l'ingénierie tissulaire, en particulier en tant que composant d'encre de la bio-impression 3D par extrusion.

In this present work, we developed a phenol grafted polyglucuronic acid (PGU) and investigated the usefulness in tissue engineering field by using this derivative as a bioink component allowing gelation in extrusion-based 3D bioprinting. The PGU derivative was obtained by conjugating with tyramine, and the aqueous solution of the derivative was curable through a horseradish peroxidase (HRP)-catalyzed reaction. From 2.0 w/v% solution of the derivative containing 5 U/mL HRP, hydrogel constructs were successfully obtained with a good shape fidelity to blueprints. Mouse fibroblasts and human hepatoma cells enclosed in the printed constructs showed about 95% viability the day after printing and survived for 11 days of study without a remarkable decrease in viability. These results demonstrate the great potential of the PGU derivative in tissue engineering field especially as an ink component of extrusion-based 3D bioprinting.

في هذا العمل الحالي، طورنا حمض بولي جلوكورونيك مطعم بالفينول (PGU) ودرسنا الفائدة في مجال هندسة الأنسجة باستخدام هذا المشتق كمكون حبر حيوي يسمح بالهلام في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد القائمة على البثق. تم الحصول على مشتق PGU عن طريق الاقتران بالتيرامين، وكان المحلول المائي للمشتق قابلاً للعلاج من خلال تفاعل بيروكسيديز الفجل (HRP) المحفّز. من 2.0 واط/فولت٪ من محلول المشتق الذي يحتوي على 5 وحدة/مل من HRP، تم الحصول على بنيات الهيدروجيل بنجاح بدقة جيدة للمخططات. أظهرت الخلايا الليفية للفأر وخلايا الورم الكبدي البشري المغلقة في التركيبات المطبوعة حوالي 95 ٪ من الجدوى في اليوم التالي للطباعة وبقيت على قيد الحياة لمدة 11 يومًا من الدراسة دون انخفاض ملحوظ في الجدوى. توضح هذه النتائج الإمكانات الكبيرة لمشتق PGU في مجال هندسة الأنسجة خاصة كمكون حبر للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد القائمة على البثق.