Calcium supplementation of bioinks reduces shear stress-induced cell damage during bioprinting
Notice bibliographique
Résumé
Abstract During bioprinting, cells are suspended in a viscous bioink and extruded under pressure through small diameter printing needles. The combination of high pressure and small needle diameter exposes cells to considerable shear stress, which can lead to cell damage and death. Approaches to monitor and control shear stress-induced cell damage are currently not well established. To visualize the effects of printing-induced shear stress on plasma membrane integrity, we add FM 1-43 to the bioink, a styryl dye that becomes fluorescent when bound to lipid membranes, such as the cellular plasma membrane. Upon plasma membrane disruption, the dye enters the cell and also stains intracellular membranes. Extrusion of alginate-suspended NIH/3T3 cells through a 200 µm printing needle led to an increased FM 1-43 incorporation at high pressure, demonstrating that typical shear stresses during bioprinting can transiently damage the plasma membrane. Cell imaging in a microfluidic channel confirmed that FM 1-43 incorporation is caused by cell strain. Notably, high printing pressure also impaired cell survival in bioprinting experiments. Using cell types of different stiffnesses, we find that shear stress-induced cell strain, FM 1-43 incorporation and cell death were reduced in stiffer compared to softer cell types and demonstrate that cell damage and death correlate with shear stress-induced cell deformation. Importantly, supplementation of the suspension medium with physiological concentrations of CaCl2 greatly reduced shear stress-induced cell damage and death but not cell deformation. As the sudden influx of calcium ions is known to induce rapid cellular vesicle exocytosis and subsequent actin polymerization in the cell cortex, we hypothesize that calcium supplementation facilitates the rapid resealing of plasma membrane damage sites. We recommend that bioinks should be routinely supplemented with physiological concentrations of calcium ions to reduce shear stress-induced cell damage and death during extrusion bioprinting.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».