ゼラチンメタクリロイル
メタクリロイルゼラチン（GelMA）は、メタクリロイル基で化学的に官能化されたゼラチンであり、紫外線と光開始剤に曝露されると安定したハイドロゲルを形成する。このメタクリル酸無水物修飾ゼラチンは、3Dプリンティングハイドロゲルバイオインクのベースとして使用され、特に組織工学、3Dバイオプリンティング、再生医療などの用途に用いられる。[ 1 ]
構造と構成
GelMAは、動物の結合組織の主要な構造タンパク質であるコラーゲンの部分加水分解によって得られるタンパク質であるゼラチンから作られています。メタクリロイル基の修飾により、GelMAは光開始剤の存在下で紫外線照射により架橋することができます。この架橋により、GelMAはゲル状の粘稠度と安定性を有しながら、天然の細胞外マトリックス（ECM）に類似した特性を保持しています。[ 2 ]
プロパティ
生体適合性
GelMAは生体適合性が高く、細胞の接着、増殖、分化をサポートします。そのため、自然な細胞環境を模倣し、組織の成長を可能にする足場を作成するのに最適です。
機械的な調整可能性
メタクリル化度、GelMAの濃度、あるいは架橋パラメータ（紫外線照射時間や光開始剤濃度など）を調整することで、GelMAハイドロゲルの機械的特性を自在に制御できます。この調整機能により、心臓組織工学などの用途に適した柔らかいゲルから、骨や軟骨などの用途に適した硬いゲルまで、幅広い用途への応用が可能になります。
アプリケーション
組織工学と再生医療
3D 細胞培養と組織モデル: GelMA ハイドロゲルは、生体内の条件を模倣したリアルな組織モデルを作成するために不可欠な 3D 細胞培養をサポートします。
3Dバイオプリンティング
GelMAは、3Dバイオプリンティングにおいて「バイオインク」として、複雑な組織構造を層ごとに作製するためによく使用されます。その印刷性と生体適合性は、再生医療研究のための組織作製に最適です。GelMAは、血管、心臓、神経、軟骨、骨の組織工学などの用途で広く研究されています。ハイドロゲルマトリックスは、幹細胞を含む様々な細胞種をサポートし、特定の細胞種に分化させることで、疾患、薬物反応、または潜在的な治療法を研究することができます。GelMAハイドロゲルは、生理活性分子や細胞を充填できるため、薬物送達や創傷治癒の媒体としても使用できます。 [ 3 ]
3Dバイオプリンティングのための合成
バイオプリンティング用途のゼラチンメタクリロイル（GelMA）の合成は、通常、緩衝溶液（例：PBS）中、制御された温度（例：50℃）で、メタクリル酸無水物（MAA）を反応物として用いて、ゼラチンのメタクリル化から始まります。この反応により、ゼラチン骨格に光反応性メタクリレート基が導入されます。得られた溶液はその後、未反応の試薬や副産物を除去するために透析によって精製され、その後、凍結乾燥によって安定した多孔質フォームが得られます。バイオインクとして使用するには、この精製されたGelMAを目的濃度で滅菌された生理学的に適切な緩衝液（細胞培養培地など）に溶解し、光開始剤（例：LAP）を添加して、バイオプリンティングプロセス中に特定の波長の光（例：紫外線または可視光）に曝露することで光架橋反応を開始します。[ 4 ] [ 5 ]
参考文献
- ^コドレア、コスミン・ユリアン;バイカラ、ディルルバ。ミトラン、ラウル＝オーグスティン。コユンク、アイシェ・チェレン・チャリコール。グンドゥズ、オグザン。フィカイ、アントン（2024年7月6日）。「骨組織再生のための 3D バイオプリント ゼラチン メタクリロイル - ストロンチウム - ドープ ヒドロキシアパタイト複合ヒドロゲル足場」ポリマー。16 (13): 1932。土井: 10.3390/polym16131932。PMC 11244251。PMID 39000787。
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