3D ARTIFICIAL POLYMERIC SCAFFOLDS FOR STEM CELL GROWTH FABRICATED BY FEMTOSECOND LASER
M. Malinauskas^a, P. Danilevičius^a, D.  Baltriukienė^b, M. Rutkauskas^a, A. Žukauskas^a, Ž. Kairytė^b, G. Bičkauskaitė^a, V. Purlys^a, D. Paipulas^a, V. Bukelskienė^b, and R.  Gadonas^a
aDepartment of Quantum Electronics and Laser Research Centre, Vilnius University, Saulėtekio 10, LT-10223 Vilnius, Lithuania
E-mail: mangirdas.malinauskas@ff.vu.lt
^bVivarium, Institute of Biochemistry, Mokslininkų 12, LT-08662 Vilnius, Lithuania

Received 16 October 2009; revised 18 March 2010; accepted 19 March 2010

Femtosecond Laser Induced Polymerization is an attractive direct writing technique for rapid three-dimensional (3D) micro and nanofabrication in diverse applications. Recently, it has been successfully applied for 3D scaffold fabrication required in biomedicine applications. However, there are still a lot of investigations to be done before it can be used for practical applications in tissue engineering or regenerative medicine. In this work, experimental results on production of artificial polymeric scaffolds for stem cell growth are presented. Parameters (average laser power, sample scanning speed, and developing conditions) for microfabrication in biocompatible photopolymers AKRE (AKRE37) and ORMOSIL (SZ2080) are experimentally determined. 3D custom form and size artificial scaffolds were successfully microfabricated. Adult stem cell growth on them was investigated in order to test their biocompatibility. The results of myogenic stem cell culture expansion were compared to the control growth of the same cells on the scaffolds manufactured out of commonly used biocompatible photopolymers ORMOCER (Ormocore b59) and Poly-Ethylen Glycol Di-Acrylate (PEG-DA-258). Preliminary results show FLIP technique to have potential in fabrication of artificial 3D polymeric scaffolds for cell proliferation experiments. These are the first steps in transferring FLIP fabrication method from laboratory tests to flexible manufacturing of individual scaffolds out of biocompatible and biodegradable polymers.

Keywords: femtosecond laser, two-photon polymerization, 3D micro-fabrication, biocompatible photopolymers, artificial scaffolds

TRIMAČIŲ DIRBTINIŲ POLIMERINIŲ KARKASŲ KAMIENINĖMS LĄSTELĖMS AUGINTI FORMAVIMAS FEMTOSEKUNDINIU LAZERIU
M. Malinauskas^a, P. Danilevičius^a, D.  Baltriukienė^b, M. Rutkauskas^a, A. Žukauskas^a, Ž. Kairytė^b, G. Bičkauskaitė^a, V. Purlys^a, D. Paipulas^a, V. Bukelskienė^b, R.  Gadonas^{a
                      a}Lazerinių tyrimų centras, Vilniaus universitetas, Saulėtekio al. 10, LT-10223 Vilnius, Lietuva
^bBiochemijos instituto vivariumas, Mokslininkų 12, LT-08662 Vilnius, Lietuva

Eksperimentiniame darbe pristatomas dirbtinių trimačių polimerinių karkasų, skirtų kamieninėms ląstelėms auginti, formavimo būdas, naudojant femtosekundinio lazerio šviesa indukuotą polimerizacijos reakciją. Tyrimui naudojamos naujos, perspektyvios medžiagos AKRE37 ir SZ2080. Auginant triušio kamienines ląsteles, tikrinamas šių medžiagų biologinis sutaikomumas ir lyginamas su biomedicinos praktikoje plačiai naudojamomis šviesai jautriomis medžiagomis Ormocore b59 ir PEG-DA-258. Pateikiami formavimo erdvinės skyros vertinimai ir trimačių karkasų pavyzdžiai, atskleidžiantys šios technologijos lankstumą ir taikymo galimybes gaminant sudėtingos geometrijos mikroporėtus karkasus. Ląstelių augimo tyrimai rodo, kad medžiagos ir iš jų suformuotų karkasų sandara yra tinkamos biomedicininiams taikymams. Tai – pirmieji žingsniai, kuriant dirbtinius karkasus pažeistiems audiniams atstatyti. Darbe pateiktu būdu jie galėtų būti gaminami individualiai kiekvienam pacientui.