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In Situ 3D-Printing using a Bio-ink of Protein-photosensitizer Conjugates for Single-cell Manipulation.
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-03-31 , DOI: 10.1021/acsabm.0c00116 Akihiro Nishiguchi 1 , Gent Kapiti 1 , J Robin Höhner 1 , Smriti Singh 1 , Martin Moeller 1
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-03-31 , DOI: 10.1021/acsabm.0c00116 Akihiro Nishiguchi 1 , Gent Kapiti 1 , J Robin Höhner 1 , Smriti Singh 1 , Martin Moeller 1
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Living tissues dynamically modulate their structure and functions through physical and biochemical interactions in the three-dimensional (3D)-microenvironment for their homeostasis or the developmental process of an embryo. However, the manipulation of cellular functions in vitro is still challenging due to the lack of a dynamic material system that can vary the 3D-cellular microenvironment in time and space. Here, we show an in situ 3D-printing technique based on multiphoton lithography using a biocompatible photoresist, bio-ink. The bio-ink composed of protein–photosensitizer conjugates has the ability to cause singlet oxygen and cross-linking reaction to fabricate protein gels with submicrometer-scale precision. Remarkably, the conjugates substantially improve the cytocompatibility and the efficiency of gelation due to the stealth effect of rose bengal (RB) and efficient transfer of singlet oxygen to bovine serum albumin (BSA). 3D-printing in the presence of cells allows for the microfabrication of a protein scaffold and controlled single-cell behavior. This dynamic material system to direct cell fate may offer emerging applications for drug discovery and regenerative medicine.
中文翻译：
使用蛋白质光敏剂缀合物生物墨水进行原位 3D 打印，进行单细胞操作。
活组织通过三维 (3D) 微环境中的物理和生化相互作用动态调节其结构和功能，以实现其稳态或胚胎的发育过程。然而，由于缺乏可以在时间和空间上改变 3D 细胞微环境的动态材料系统，体外细胞功能的操纵仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一种基于多光子光刻的原位 3D 打印技术，使用生物相容性光刻胶、生物墨水。由蛋白质-光敏剂缀合物组成的生物墨水能够引起单线态氧和交联反应，以制造亚微米级精度的蛋白质凝胶。值得注意的是，由于玫瑰红（RB）的隐形效应和单线态氧向牛血清白蛋白（BSA）的有效转移，该缀合物大大提高了细胞相容性和凝胶化效率。在细胞存在的情况下进行 3D 打印可以实现蛋白质支架的微制造并控制单细胞行为。这种指导细胞命运的动态材料系统可能为药物发现和再生医学提供新兴应用。
更新日期：2020-04-23
中文翻译：
使用蛋白质光敏剂缀合物生物墨水进行原位 3D 打印，进行单细胞操作。
活组织通过三维 (3D) 微环境中的物理和生化相互作用动态调节其结构和功能，以实现其稳态或胚胎的发育过程。然而，由于缺乏可以在时间和空间上改变 3D 细胞微环境的动态材料系统，体外细胞功能的操纵仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一种基于多光子光刻的原位 3D 打印技术，使用生物相容性光刻胶、生物墨水。由蛋白质-光敏剂缀合物组成的生物墨水能够引起单线态氧和交联反应，以制造亚微米级精度的蛋白质凝胶。值得注意的是，由于玫瑰红（RB）的隐形效应和单线态氧向牛血清白蛋白（BSA）的有效转移，该缀合物大大提高了细胞相容性和凝胶化效率。在细胞存在的情况下进行 3D 打印可以实现蛋白质支架的微制造并控制单细胞行为。这种指导细胞命运的动态材料系统可能为药物发现和再生医学提供新兴应用。
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