Handheld 3D Bioprinting of Self-Healing Hydrogels for Vocal Fold Reconstruction

用于声带重建的自愈水凝胶的手持式 3D 生物打印

基本信息

  • 批准号:
    10038971
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-05 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Between 3% and 9% of the general population have a voice problem at any given point in time. Such problems have serious psychological, functional and economic consequences, in particular for teachers and professional voice users. The most severe conditions affecting voice are when vocal fold mucosa is lost or replaced by scar. For large mucosa voids or scarring, we propose to deliver effective biomaterials into the vocal fold site using an endoscopy-fit handheld bioprinter. This approach may help regenerate a functional vocal fold tissue and restore voice production. Biomimetic self-healing hydrogels act like fluid flow during needle extrusion and rapidly solidify when the precursors mix, thus allowing in situ deposition of vocal fold implants via extrusion. We will optimize a self-healing hydrogel formulation that adheres and seals quickly to the host tissue, in which phenol-based components will be used as adhesives due to their biocompatibility and tunable adhesion strength. We will assess the biocompatibility of the proposed hydrogel using human vocal fold fibroblasts. The hydrogel will feed a custom-made handheld bioprinter with tunable length and coaxial geometry. We will explore bioprinting strategies to deposit such vocal fold implants via changing design parameters in the handheld bioprinter and extrusion of the proposed hydrogel to vocal fold sites. We will test our handheld bioprinter using ex vivo larynges, and will optimize the deposition parameters. In the last step, we will incorporate an animal model for in vivo assessment of our hydrogel and to justify the clinical efficiency of our proposed handheld bioprinter. Our overarching goal is to translate the proposed self-healing hydrogel system and the bioprinting platform into otolaryngology clinics in the United States when we successfully complete this grant.
项目概要/摘要 在任何特定时间点,总人口中都有 3% 到 9% 的人存在声音问题。这样的 问题会产生严重的心理、功能和经济后果,特别是对教师和 专业语音用户。影响声音的最严重的情况是声带粘膜丢失或 取而代之的是疤痕。对于大的粘膜空隙或疤痕,我们建议将有效的生物材料输送到 使用适合内窥镜检查的手持式生物打印机来打印声带部位。这种方法可能有助于重建功能 声带组织并恢复发声。仿生自愈水凝胶的作用类似于流体流动 当前体混合时,针挤出并迅速固化,从而允许声带原位沉积 通过挤压植入。我们将优化一种可快速粘附和密封的自愈水凝胶配方 宿主组织,其中基于酚的成分由于其生物相容性将被用作粘合剂 和可调节的粘合强度。我们将使用人体评估所提出的水凝胶的生物相容性 声带成纤维细胞。水凝胶将为定制的手持式生物打印机提供可调节的长度和 同轴几何形状。我们将探索生物打印策略,通过改变来沉积声带植入物 手持式生物打印机的设计参数以及将拟议的水凝胶挤出到声带部位。我们 将使用离体喉测试我们的手持式生物打印机,并将优化沉积参数。在 最后一步,我们将采用动物模型来对我们的水凝胶进行体内评估并证明临床的合理性 我们提出的手持式生物打印机的效率。我们的首要目标是将所提出的自我修复转化为 当我们将水凝胶系统和生物打印平台引入美国耳鼻喉科诊所时 顺利完成本次资助。

项目成果

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