ऊतकों की सांस: ताइवानी वैज्ञानिकों ने अंगों की छपाई के लिए अति-छिद्रपूर्ण स्याही बनाई

काइटोसन से बने नए स्व-व्यवस्थित हाइड्रोजेल: रिकॉर्ड कम सांद्रता पर स्थिर 3D-प्रिंटिंग

नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ ताइवान के वैज्ञानिकों ने दो काइटोसन डेरिवेटिव्स — गैलोल और बोरोनिक एसिड समूहों के साथ — पर आधारित एक गतिशील हाइड्रोजेल विकसित किया है। यह सामग्री एक दोहरी स्व-व्यवस्थित नेटवर्क बनाती है, जो केवल 2 वजन% की सांद्रता पर जटिल 3D संरचनाओं को आत्मविश्वास से प्रिंट करने की अनुमति देती है — जो अधिकांश मौजूदा बायो-इंक की तुलना में कई गुना कम है।

प्रोफेसर शान-हुई ह्सू के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने दो संशोधित काइटोसन संश्लेषित किए: CG (गैलोल समूहों के साथ) और CB (बोरोनिक एसिड के साथ)। मिश्रित होने पर, वे गतिशील बोरेट एस्टर बॉन्ड बनाते हैं, जो समाधान में प्रत्येक घटक के भौतिक स्व-संगठन के पूरक होते हैं।

रियोलॉजिकल माप और स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कैटरिंग ने दिखाया कि अलग-अलग CG और CB छड़ के आकार के क्लस्टर बनाते हैं। CGB-हाइड्रोजेल में उनका संयोजन बढ़ी हुई लघु-श्रेणी व्यवस्था के साथ एक सघन फ्रैक्टल नेटवर्क बनाता है। यह एक साथ shear-thinning (कतरनी-पतला होना), तेजी से स्व-उपचार और बिना ढहे छपाई के लिए पर्याप्त यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।

हाइड्रोजेल ग्लूकोज के प्रति संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है: चीनी की उपस्थिति में बोरोनेट बॉन्ड प्रतिवर्ती रूप से टूट जाते हैं, जो बायोमार्कर पर प्रतिक्रिया करने वाले «स्मार्ट» डिजाइनों का मार्ग प्रशस्त करता है। साथ ही, सामग्री पूरी तरह से काइटोसन पर आधारित रहती है — एक प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड जिसमें प्रमाणित जैव-अनुकूलता, जैव-अपघटनशीलता और रोगाणुरोधी गुण होते हैं।

यह लोगों के लिए क्यों महत्वपूर्ण है बायोप्रिंटिंग के लिए पारंपरिक हाइड्रोजेल को अक्सर उच्च बहुलक सांद्रता (5–20 wt%) की आवश्यकता होती है, जो संरचना के अंदर कोशिकाओं तक पोषक तत्वों और ऑक्सीजन के प्रसार को खराब करती है। नया CGB-हाइड्रोजेल 2 wt% पर काम करता है, जो वास्तविक ऊतक के करीब उच्च जल सामग्री और छिद्रपूर्णता बनाए रखता है। यह अंगों के जटिल मॉडल, संवहनी नेटवर्क, त्वचा के समकक्ष और प्रत्यारोपण के निर्माण को सरल बनाता है।

संभावित अनुप्रयोग:

• पुनर्योजी चिकित्सा और ऊतक इंजीनियरिंग;
• ग्लूकोज स्तर द्वारा नियंत्रित दवा वितरण (मधुमेह के लिए प्रासंगिक);
• दवा परीक्षण के लिए प्रयोगशाला ऊतक मॉडल;
• «स्मार्ट» घाव की पट्टियाँ जो सूजन पर प्रतिक्रिया करती हैं।

सीमाएँ अभी के लिए, यह कार्य इन विट्रो प्रिंटिंग को प्रदर्शित करता है। जीवित जीव में दीर्घकालिक स्थिरता, कोशिकाओं पर प्रभाव (साइटोटॉक्सिसिटी, प्रसार) और बड़े निर्माणों की छपाई की मापनीयता के लिए आगे के शोध की आवश्यकता है। ग्लूकोज के प्रति संवेदनशीलता उपयोगी है, लेकिन विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए सटीक ट्यूनिंग की आवश्यकता हो सकती है।

आगे क्या है लेखक जीवित कोशिकाओं के साथ बायो-इंक के रूप में CGB-हाइड्रोजेल का परीक्षण करने और नकली शारीरिक वातावरण की स्थितियों में इसके व्यवहार का अध्ययन करने की योजना बना रहे हैं। अगला कदम ताकत बढ़ाने के लिए संरचना का अनुकूलन करना और अन्य कार्यात्मक समूहों को जोड़ना है।

कच्चे माल की उपलब्धता और सुरक्षा के कारण काइटोसन-आधारित हाइड्रोजेल लंबे समय से ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। नया दोहरा गतिशील नेटवर्क 3D-बायोप्रिंटिंग की एक प्रमुख समस्या को हल करता है — एक्सट्रूज़न के दौरान तरलता और छपाई के बाद स्थिरता के बीच संतुलन। यदि तकनीक का विस्तार किया जाता है, तो यह प्रयोगशाला प्रोटोटाइप से वास्तविक चिकित्सा उत्पादों तक संक्रमण को काफी तेज करने में सक्षम है।