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3D Printable Hydrogel with Tunable Degradability and Mechanical Properties as a Tissue Scaffold for Pelvic Organ Prolapse Treatment
Advanced Materials Technologies ( IF 6.4 ) Pub Date : 2023-02-28 , DOI: 10.1002/admt.202201421
Yuxiang Zhu 1 , Tina Kwok 2 , Joel C. Haug 2, 3 , Shenghan Guo 4 , Xiangfan Chen 4 , Weiheng Xu 1 , Dharneedar Ravichandran 1 , Yourka D. Tchoukalova 5 , Jeffrey L. Cornella 6 , Johnny Yi 6 , Orit Shefi 7 , Brent L. Vernon 3 , David G. Lott 5, 8 , Jessica N. Lancaster 2 , Kenan Song 4
Advanced Materials Technologies ( IF 6.4 ) Pub Date : 2023-02-28 , DOI: 10.1002/admt.202201421
Yuxiang Zhu 1 , Tina Kwok 2 , Joel C. Haug 2, 3 , Shenghan Guo 4 , Xiangfan Chen 4 , Weiheng Xu 1 , Dharneedar Ravichandran 1 , Yourka D. Tchoukalova 5 , Jeffrey L. Cornella 6 , Johnny Yi 6 , Orit Shefi 7 , Brent L. Vernon 3 , David G. Lott 5, 8 , Jessica N. Lancaster 2 , Kenan Song 4
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Pelvic organ prolapse (POP) is a dysfunction that affects a large proportion of women. Current support scaffolds’ lack of biocompatibility, biodegradability, and mechanical compliance are associated with surgical complications including erosion and pain, indicating the urgent need for new tissue scaffolds with customizable functions. A new material that uses polyvinyl alcohol (PVA) as the main ingredient and is chemically tuned to possess suitable mechanical properties and degradation rates for the surgical treatment of POP is developed. Specifically, the thiol-norbornene “click” chemistry enables the sol-gel transition of the biomaterial under UV-light without side-products. Meanwhile, NaOH treatment further toughens the hydrogel with a higher crosslink density. The PVA-based biocompatible ink can be printed with UV-facilitated direct ink writing due to the rapidly UV-initiated chemical crosslink; in situ image analysis and machine learning methods are applied during this procedure to quantify and improve the printing quality. The cell viability results demonstrate the biocompatibility of the POP scaffolds, suggesting the potential for future animal studies and the possibility of clinical research. This study bridges polymer chemistry and manufacturing engineering with a specific tissue engineering application to solve the common disorder of POP, shedding light on individualized medicine and intelligent systems for biomedical engineering.
中文翻译:
具有可调降解性和机械性能的 3D 可打印水凝胶作为盆腔器官脱垂治疗的组织支架
盆腔器官脱垂 (POP) 是一种影响很大比例女性的功能障碍。目前的支撑支架缺乏生物相容性、生物降解性和机械顺应性,与侵蚀和疼痛等手术并发症有关,表明迫切需要具有可定制功能的新型组织支架。开发了一种新材料,它以聚乙烯醇 (PVA) 为主要成分,并经过化学调整,具有合适的机械性能和降解速率,可用于 POP 的手术治疗。具体来说,硫醇-降冰片烯“点击”化学能够使生物材料在紫外线下进行溶胶-凝胶转变,而不会产生副产物。同时,NaOH 处理进一步增强了具有更高交联密度的水凝胶。基于 PVA 的生物相容性墨水由于快速的 UV 引发化学交联,可以用 UV 促进的直接墨水书写打印;在此过程中应用原位图像分析和机器学习方法来量化和提高打印质量。细胞活力结果证明了 POP 支架的生物相容性,表明未来动物研究的潜力和临床研究的可能性。本研究将高分子化学和制造工程与特定的组织工程应用联系起来,以解决 POP 的常见疾病,揭示生物医学工程的个体化医疗和智能系统。在此过程中应用原位图像分析和机器学习方法来量化和提高打印质量。细胞活力结果证明了 POP 支架的生物相容性,表明未来动物研究的潜力和临床研究的可能性。本研究将高分子化学和制造工程与特定的组织工程应用联系起来,以解决 POP 的常见疾病,揭示生物医学工程的个体化医疗和智能系统。在此过程中应用原位图像分析和机器学习方法来量化和提高打印质量。细胞活力结果证明了 POP 支架的生物相容性,表明未来动物研究的潜力和临床研究的可能性。本研究将高分子化学和制造工程与特定的组织工程应用联系起来,以解决 POP 的常见疾病,揭示生物医学工程的个体化医疗和智能系统。
更新日期:2023-02-28
中文翻译:
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具有可调降解性和机械性能的 3D 可打印水凝胶作为盆腔器官脱垂治疗的组织支架
盆腔器官脱垂 (POP) 是一种影响很大比例女性的功能障碍。目前的支撑支架缺乏生物相容性、生物降解性和机械顺应性,与侵蚀和疼痛等手术并发症有关,表明迫切需要具有可定制功能的新型组织支架。开发了一种新材料,它以聚乙烯醇 (PVA) 为主要成分,并经过化学调整,具有合适的机械性能和降解速率,可用于 POP 的手术治疗。具体来说,硫醇-降冰片烯“点击”化学能够使生物材料在紫外线下进行溶胶-凝胶转变,而不会产生副产物。同时,NaOH 处理进一步增强了具有更高交联密度的水凝胶。基于 PVA 的生物相容性墨水由于快速的 UV 引发化学交联,可以用 UV 促进的直接墨水书写打印;在此过程中应用原位图像分析和机器学习方法来量化和提高打印质量。细胞活力结果证明了 POP 支架的生物相容性,表明未来动物研究的潜力和临床研究的可能性。本研究将高分子化学和制造工程与特定的组织工程应用联系起来,以解决 POP 的常见疾病,揭示生物医学工程的个体化医疗和智能系统。在此过程中应用原位图像分析和机器学习方法来量化和提高打印质量。细胞活力结果证明了 POP 支架的生物相容性,表明未来动物研究的潜力和临床研究的可能性。本研究将高分子化学和制造工程与特定的组织工程应用联系起来,以解决 POP 的常见疾病,揭示生物医学工程的个体化医疗和智能系统。在此过程中应用原位图像分析和机器学习方法来量化和提高打印质量。细胞活力结果证明了 POP 支架的生物相容性,表明未来动物研究的潜力和临床研究的可能性。本研究将高分子化学和制造工程与特定的组织工程应用联系起来,以解决 POP 的常见疾病,揭示生物医学工程的个体化医疗和智能系统。