Micro-injection molded, poly(vinyl alcohol)-calcium salt templates for precise customization of 3D hydrogel internal architecture
Notice bibliographique
Résumé
In tissue engineering applications, sacrificial molding of hydrogel monoliths is a versatile technique for creating 3D molds to control tissue morphology. Previous sacrificial templates fabricated by serial processes such as solvent casting and thermal extrusion/fiber drawing can be used to effectively mold internal geometries within rapidly polymerizing, bulk curing hydrogels. However, they display poorer performance in controlling the geometry of diffusion limited, ionically cross-linked hydrogels, such as alginate. Here, we describe the use of poly(vinyl alcohol)-calcium salt templates (PVOH-Ca) fabricated by micro-injection molding, a parallel mass-production process, to conveniently cast internal geometries within both bulk curing hydrogels and ionically cross-linked alginate hydrogels. Calcium salt solubility was discovered to be a critical factor in optimizing the polymer composite's manufacturability, mechanical properties, and the quantity of calcium released upon template dissolution. Metrological and computed tomography (CT) analysis showed that the template's calcium release enables precise casting of microscale channel geometries within alginate hydrogels (6.4 ± 7.2% average error). Assembly of modular PVOH-Ca templates to mold 3D channel networks within alginate hydrogels is presented to demonstrate engineering scalability. Moreover, the platform is used to create hydrogel molds for engineering human embryonic stem cell (hESC)-derived neuroepithelial organoids of a microscale, biomimetic cylindrical morphology. Thus, injection molded PVOH-Ca templates facilitate customization of hydrogel sacrificial molding, which can be used to generate 3D hydrogels with complex internal microscale architecture for diverse tissue engineering applications. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Sacrificial molding of hydrogel monoliths is a versatile technique for creating 3D molds for tissue engineering applications. Previous sacrificial materials fabricated by serial processes have been used to effectively mold internal geometries within rapidly polymerizing, bulk curing hydrogels. However, they display poor performance in molding geometry within diffusion limited, ionically cross-linked hydrogels, e.g. alginate. We describe the use of poly(vinyl alcohol)-calcium salt templates (PVOH-Ca) fabricated by micro-injection molding, an unparalleled mass-production process, to conveniently cast internal geometries within both bulk curing hydrogels and ionically cross-linked alginate hydrogels. Calcium release from the PVOH-Ca templates enables precise sacrificial molding of alginate hydrogels and the process is biocompatible. Moreover, we demonstrate its use to engineer the morphology of hPSC-derived neuroepithelial organoids, and modular PVOH-Ca template designs can be assembled to enable scalable 3D customization of hydrogel internal architecture.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».