direct-write bioprinting approach to construct multilayer cellular tissues

Direct-Write-Bioprinting-Ansatz zur Konstruktion mehrschichtiger zellulärer Gewebe

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2020
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Abstract
As a cellular-assembly technique, bioprinting has been extensively used in tissue engineering and regenerative medicine to construct hydrogel-based three-dimensional (3D) tissue-like models with prescribed geometry. Here, we introduced a unique direct-write bioprinting strategy to fabricate a bilayer flat tissue in a hydrogel-free approach. A printed retina pigmented epithelium layer (RPE) was applied as living biopaper for positioning a fibroblast layer without using any hydrogel in bioink. We adjusted the number of cells in the inkjet droplets in order to obtain a uniform printed cell layer and demonstrated the formation of a bilayer construct through confocal imaging. Since our printing system introduced low levels of shear stress to the cells, it did not have a negative effect on cell survival, although cell viability was generally lower than that of control group over 1 week post-printing. In conclusion, our novel direct-write bioprinting approach to spatiotemporally position different cellular layers may represent an efficient tool to develop living constructs especially for regeneration of complex flat tissues.
Als zelluläre Assemblierungstechnik wird das Bioprinting im Tissue Engineering und in der regenerativen Medizin in großem Umfang eingesetzt, um hydrogelbasierte dreidimensionale (3D) gewebeähnliche Modelle mit vorgegebener Geometrie herzustellen. Hier stellen wir eine einzigartige Direct-Write-Bioprinting-Strategie zur Herstellung eines zweischichtigen flachen Gewebes in einem hydrogelfreien Ansatz vor. Eine gedruckte Schicht aus retinalem Pigmentepithel (RPE) wurde als lebendes Biopapier für die Positionierung einer Fibroblastenschicht eingesetzt, ohne dass Hydrogel in der Biotinte verwendet wurde. Wir passten die Zellzahl in den Inkjet-Tröpfchen an, um eine gleichmäßige gedruckte Zellschicht zu erzielen, und wiesen die Bildung eines zweischichtigen Konstrukts mittels konfokaler Bildgebung nach. Da unser Drucksystem die Zellen nur geringen Scherspannungen aussetzte, hatte dies keinen negativen Einfluss auf das Zellüberleben, wenngleich die Zellviabilität über einen Zeitraum von einer Woche nach dem Drucken im Allgemeinen geringer war als die der Kontrollgruppe. Zusammenfassend könnte unser neuartiger Direct-Write-Bioprinting-Ansatz zur räumlich-zeitlichen Positionierung verschiedener Zellschichten ein effizientes Werkzeug zur Entwicklung lebender Konstrukte darstellen, insbesondere für die Regeneration komplexer flacher Gewebe.
Reference Key
masaeli2020frontiersdirect-write Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors
Journal china and the global economy in the 21st century
Year 2020
DOI
10.3389/fbioe.2019.00478
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