Ang mga Bioink na Gawa sa Cellulose ay Nagpapasulong ng 3D na Sistema ng Paghahatid ng Gamot

When it comes to medicine, natural products have been part of the pharmacopeia since the dawn of civilization, with plants often forming the basis of effective therapies before the invention of chemical drugs.

Isa sa mga bentahe ng paggamit ng mga biyolohikal na compound ay ang kanilang mahusay na pakikipag-ugnayan sa katawan ng pasyente. Ito rin ang dahilan kung bakit matagal nang ginagamit ang mga materyales tulad ng kahoy o ivory para sa ilang prostesis.

Sa makabagong panahon, sinusuri ng mga mananaliksik ang potensyal ng mga biomaterial upang palitan ang mga polymer na nagmula sa petrolyo para sa mga medikal na aplikasyon.

Isang kamakailang publikasyon mula sa mga mananaliksik ng Gomal University (Pakistan) at Jiangsu University (China) ang nagsusuri kung paano maaaring magamit ang cellulose, isa sa mga molekula na bumubuo sa kahoy, kasabay ng 3D printing upang lumikha ng mga bioink na maaaring gamitin para sa paghahatid ng gamot, 3D printing ng malambot na tisyu, at pagpapagaling ng sugat.

They publish their results in the journal Next Materials¹, under the title “Mula sa biomass tungong biofabrication: Ang papel ng cellulose sa napapanatiling 3D-printed na sistema ng paghahatid ng gamot at regenerasyon ng tisyu”.

Cellulose Bilang Ang Pinakamahusay na Napapanatiling Biomaterial

While cellulose is produced in especially large amounts by trees for the structural elements of wood, it is an almost omnipresent compound in most plants. As such, it is extremely sustainable, being quite literally produced through photosynthesis out of thin air (CO2), water, and sunlight. Which is why it is also quite cheap, as illustrated by the low cost of mass-produced paper, made of cellulose fibers. Cellulose is also biocompatible and biodegradable.

Ang polymer ng glucose, ang cellulose, ay maaari ring i-3D print, na nagbubukas ng daan sa maraming bagong aplikasyon sa larangan ng medisina.

Pinagmulan: ScienceFacts

In this study, the researchers explore the potential of 3D-printed cellulose for many applications:

• Mga personalisadong sistema ng paghahatid ng gamot.
• Inhenyeriya ng tisyu para sa mga bagong paraan ng pag-aayos ng nasirang organo at tisyu.
• Pagsusuri ng gamot sa artipisyal na 3D-printed na modelo ng tisyu na ginagaya ang in vivo na kapaligiran.

To do so, they reviewed scientific articles published from 2015 to 2025 that combined keywords such as “cellulose”, “nanocellulose”, “bacterial cellulose”, “3D bioprinting”, “bioinks”, “drug delivery”, “tissue engineering”, “hydrogels”, and “stimuli-responsive biomaterials”

Paglikha ng Cellulose Bilang Medikal na Biomaterial

Pagmanipula ng mga Kristal ng Cellulose

Cellulose can exist in two forms, with most cellulose materials existing with a mix of both forms of the molecules:

• Kristal, na may mas mataas na katatagan at mekanikal na lakas.
• Amorphous, na mas hindi istruktura, kaya mas madaling makipag-ugnayan sa ibang mga molekula.

Depending on the intended effect, both forms of cellulose can be useful for medical applications.

Mas matatag na kristal na cellulose ay nagpapakita ng mas mabagal na rate ng biodegradation sa loob ng katawan, na kapaki-pakinabang para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng pangmatagalang mekanikal na integridad, tulad ng mga scaffold para sa inhenyeriya ng tisyu, mga dressing ng sugat, at mga sistemang patuloy na naghahatid ng gamot.

Ang amorphous na cellulose ay mas madaling ma-atake ng mga enzyme at sumipsip ng kahalumigmigan, na nagdudulot ng mas mabilis na pagkabulok at pinahusay na bioresorption para sa remodeling ng tisyu.

Pinagmulan: Next Materials

This makes preparing the cellulose structure according to a specific application’s needs an essential part of any process looking to use it for medical purposes.

“Ang pag-aangkop ng kimika at mikroestruktura ng cellulose ay mahalaga para sa pag-optimize ng katatagan ng scaffold, pakikipag-ugnayan ng selula, mga profile ng therapeutic release, at pangkalahatang pagganap ng biofabrication sa mga aplikasyon ng inhenyeriya ng tisyu at regenerative medicine.”

Mga Deribatibong Batay sa Cellulose

Besides pure cellulose, other compounds produced from cellulose also have medical potential. For example, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), microcrystalline cellulose (MCC), and nanocellulose:

• Ang CMC ay ginagamit bilang pang-stabilize at pampakapal na sangkap sa mga komposisyon ng gamot.
• Ang HPMC ay ginagamit para sa paglikha ng mga controlled-release na formulasyon na dahan-dahang naghahatid ng gamot sa pasyente.
• Ang MCC ay kilala sa kanyang mahusay na katangian bilang filler, disintegration, at binding sa pagbuo ng mga tabletang parmasyutiko.
• Ang nanocellulose ay isang bagong, mahalagang materyal para sa inhenyeriya ng tisyu at mga aplikasyon ng paghahatid ng gamot dahil sa mas malaking surface area nito.

In any case, bacterial cellulose is often preferred over plant-based cellulose due to its high purity, mechanical strength, water retention, and biocompatibility. It can be used as scaffolding for 3D bioprinting of both hard and soft tissues, from skin to heart muscle, as its microscopic structure mimics the extracellular matrix nanofibrous structures that support tissue regeneration.

Pinagmulan: Next Materials

Cellulose sa 3D bioprinting

Mga Pamamaraan ng Bioprinting

Bioprinting cellulose and tissues with a cellulose scaffolding can be done using a variety of methods, each better suited to a specific type of cellulose.

Halimbawa, ang mga CNF-rich na bioink ay partikular na angkop para sa extrusion-based na bioprinting. Sa kabilang banda, ang inkjet bioprinting ay nangangailangan ng pag-optimize ng viscosity upang gumana kasama ang mga cellulose bioink.

Pinagmulan: Next Materials

Cellulose also does not need to be the sole ingredient in cellulose-based bioinks. Other biomaterials can be part of the mix to increase the survival of the cells incorporated in the bioink.

“Ang pagdaragdag ng cellulose nanocrystals sa mga bioink na batay sa gelatin at alginate ay nagpa‑improve ng kanilang mekanikal na katangian at nagtaas ng cell viability, ginagawa ang mga haloang ito na angkop para sa iba’t ibang gamit ng inhenyeriya ng tisyu.”

Mga Aplikasyon ng Cellulose Bioinks

Thanks to its tunable structure, cellulose can be a great solution to customize the speed and duration of drug delivery.

“Ang mga kamakailang pag‑unlad sa mga paraan ng pagproseso, tulad ng 3D printing at electrospinning, ay lumikha ng mga bagong oportunidad para sa paggawa ng mga cellulose‑based na device para sa paghahatid ng gamot na may pinahusay na mekanikal na katangian at nababagong release profiles.”

For tissue engineering, cellulose creates a valuable scaffolding on which cells can attach, grow, and form new healthy tissues, as its porous nature allows for the interchange of nutrients and waste products while encouraging cell adhesion and proliferation.

Halimbawa, maaaring gamitin ang cellulose upang tularan ang extracellular matrix sa mga scaffold ng balat at kartilago, na nagbibigay ng plataporma para sa integrasyon ng tisyu at pag‑infiltrate ng selula. Maaari rin itong magamit sa paggawa ng artipisyal na tisyu mula sa mga selulang pinalago sa laboratoryo.

This method can be extended to the production of “organ-on-chip models”, a platform for drug testing that replicates in vitro the functioning of human organs.

Another application is wound healing. When mixed with graphene oxide, cellulose demonstrates remarkable antibacterial qualities. Alongside the scaffolding capability that improves cell migration and proliferation, this means cellulose bioinks can help tissue regeneration, especially for the skin.

Pinagmulan: Next Materials

Mga Hinaharap na Pagpapabuti

Among future improvements can be the use of cellulose as a more durable scaffolding material, alongside a “sacrificial template”.

“Ang mga sacrificial material tulad ng gelatin, Pluronic F127, o carbohydrate glass ay co‑printed kasabay ng mga cellulose‑containing bioink at pagkatapos ay tinatanggal sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura, pag‑dissolve, o mga proseso ng paghuhugas. Ang mga engineered porous architecture na ito ay malaki ang pagpapabuti sa cell survival, tissue maturation, at vascularization sa makakapal na bioprinted na konstruksyon.”

A key factor in scaling up any 3D bioprinting method using cellulose bioinks will also be the creation of a large and consistent supply of cellulose matching predictable and stable purification requirements, addressing sterilization challenges, and maintaining microscopic composition and uniformity.

Pamumuhunan sa Bioprinting

3D Systems

DDD Tsart ng Presyo

3D Systems (DDD ) is a leader in 3D printing, with 1,000+ patents and the ability to 3D print 130 materials, producing more than a million parts daily. It is one of the world’s largest 3D printing companies alongside Nano Dimension (NNDM ) after a period of consolidation for the industry.

3D Systems moved early into bioprinting in 2017 with a research collaboration with United Therapeutics (UTHR ) (UTHR) for 3D-printed organs and tissues. And it announced a collaboration with CollPlant Biotechnologies (CLGN) in 2020 (CLGN )  and the acquisition of bio-ink maker Allevia in 2021.

The bioprinting activity goes alongside the 3D printing of implants for surgeries, with a cumulative total of 3,000,000 serial-component medical devices produced, as well as customized dentures.

By the end of 2025, the healthcare segment accounted for almost half of the company’s revenue. The other part is mostly driven by industrial applications, with a focus on metal 3D printing, especially in the aerospace sector, for a total of $95.5M in Q1 2026.

Thanks to positive EBITDA in early 2026, 3D Systems is probably one of the “safest” 3D printing stocks, as a leader in the sector in the booming metal 3D printing segment and already firmly established in the healthcare segment, with potential for bioinks and 3D printing to grow into a third profit center.

Pag-aaral na Binanggit

^{1 . Asma Ashgar, et al. Mula sa biomass tungong biofabrication: Ang papel ng cellulose sa napapanatiling 3D-printed na mga sistema ng paghahatid ng gamot at regenerasyon ng tisyu. Next Materials. Volume 13, October D2026, 102601. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2026.102601}