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MagnetoPrint: Sizing and Magnetically-assisted 3D Printing of Smart Metamaterial Hydrogels for Tissue Engineering

Projektbeschreibung

Intelligente Biomaterialien für den Biodruck von Gewebe

Beim 3D-Druck-Verfahren werden physische Objekte anhand eines digitalen Modells hergestellt. Bei diesem Vorgang werden viele aufeinanderfolgende dünne Schichten aus verschiedenen Materialien nach und nach aufgetragen. Für die Herstellung von Zellgewebe und anderen Biomaterialien hat sich der 3D-Druck auf den Bereich der Gewebezüchtung ausgeweitet. Das EU-finanzierte Projekt MagnetoPrint möchte die bestehenden technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Bioprinting angehen, u. a. die schlechte Auflösung, die einer korrekten Ablagerung und Konservierung von Zellen und Biomaterialien im Wege steht. Die Forschenden werden einen neuartigen Ansatz entwickeln, mit dem die physiologischen Bedingungen des nativen Gewebes genau nachgebildet werden können. Erwartungsgemäß soll das Projekt die Herstellung von biomimetischen Geweben voranbringen.

Ziel

3D printing (3DP) technology plays a pivotal role in the biofabrication of engineered tissues which are useful towards several clinical, diagnostic and research applications. Of the different 3DP approaches, extrusion bioprinting (EBp) is the most widely used, for it is cost effective and allows rapid fabrication of physiological scale tissues with controlled placement of different types of encapsulated cells and biomaterials. However, the poor resolution (> 200 µm) of most EBp approaches limits the topographical cues necessary to impart anisotropic cell (avg. ϕ = 20 µm) and extracellular matrix organization within the tissues. Moreover, most tissue engineering approaches do not meet the nutritional requirements of the cells within thick tissues, and utilize static cultures which do not recapitulate the physiological growth conditions. Due to these reasons, the engineered tissues fail to biomimic native tissue properties. The proposed MagnetoPrint process aims to achieve biomimicry via a synergy of chemistry, biology, electromechanical systems design, structural mechanics and multiphysics modeling. First, cell-laden hydrogels are synthesized which could be sized into microstrands (avg. ϕ = 40 µm) during printing, that could impart the relevant anisotropic characteristics. Second, ferromagnetic particles are incorporated within distinct compartments inside the hydrogels to facilitate the deformation of printed tissue in the presence of external magnetic fields. Control of the domain orientations of the magnetic particles is used to impart auxetic properties, to further support nutrient transport and tissue maturation, which is also verified by computational modeling. Third, a complex muscle/tendon interface is printed and matured under the relevant exercising conditions to demonstrate the effectiveness of the project. The process, with its unprecedented features, represents significant progress in the advanced scalable manufacturing of biomimetic engineered tissues.

Wissenschaftliches Gebiet

CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.

Koordinator

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Netto-EU-Beitrag
€ 203 149,44
Adresse
Raemistrasse 101
8092 Zuerich
Schweiz

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Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 203 149,44