Application of Optical Methods in Standardization of Collagen-containing Hydrogen for 3D Bioprinting of Supporting and Connective Tissues

Abstract

The paper presents the results of the application of optical methods in the standardization of collagen-containing allogeneic hydrogel produced at the Biotech Research Institute (Samara, Russia) from bioimplants of the Lioplast® trademark in comparison with the hydrogels available on the market from Rokit and Cellink companies. The Raman spectroscopy method was used as the main research method. An additional research method was the method of IR Fourier spectroscopy. As a result of the conducted research using optical methods, it was found that the collagen structure is completely preserved in the composition of the allogeneic hydrogel produced at the Biotech Research Institute (Samara, Russia). Hydrogels of imported Rokit and Cellink companies also have a similar spectral composition.The obtained results can be further used as a rapid assessment and standardization of collagen-containing hydrogel with the addition of various components for personalized 3D bioprinting of human supporting and connective tissues. As part of the current import substitution task, the developed collagen-containing allogeneic hydrogel may in the future represent a competitive analogue to foreign commercial products — hydrogels in bioprinting

В работе представлены результаты применения оптических методов в стандартизации коллагенсодержащего аллогенного гидрогеля, произведенного в НИИ "Биотех" (г. Самара, Россия) из биоимплантатов торговой марки Lioplast® в сравнении с имеющимися на рынке гидрогелями компаний "Rokit" и "Cellink". В качестве основного метода исследования был использован метод спектроскопии комбинационного рассеяния. Дополнительным методом исследования являлся метод ИК-Фурье-спектроскопии. В результате проведенных исследований с помощью оптических методов установлено, что в составе аллогенного гидрогеля, произведенного в НИИ "Биотех" (г. Самара, Россия), полностью сохранена коллагеновая структура. Подобный спектральный состав также имеют гидрогели импортного производства компаний Rokit и Cellink.Полученные результаты могут быть в дальнейшем использованы в качестве экспресс-оценки и стандартизации коллагенсодержащего гидрогеля с добавлением различных компонентов для персонализированного 3D-биопринтинга опорных и соединительных тканей человека. В рамках актуальной на сегодняшний день задачи импортозамещения разработанный коллагенсодержащий аллогенный гидрогель в дальнейшем может представлять собой конкурентоспособный аналог зарубежным коммерческим продуктам — гидрогелям в биопечати