يصف هذا العمل طرقا مباشرة وقابلة للتكيف ومنخفضة التكلفة لتصنيع الهلاميات الدقيقة مع تجزئة البثق ، ومعالجة الهلاميات الدقيقة في هيدروجيل حبيبي قابل للحقن ، وتطبيق الهلاميات المائية الحبيبية كأحبار طباعة البثق للتطبيقات الطبية الحيوية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تجزئة المواد الهلامية السائبة ومعالجتها إلى هيدروجيل حبيبي للتطبيقات الطبية الحيوية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
الهلاميات المائية الحبيبية هي مجموعات محشورة من جزيئات الهيدروجيل الدقيقة (أي "microgels"). في مجال المواد الحيوية ، تتمتع الهلاميات المائية الحبيبية بالعديد من الخصائص المفيدة ، بما في ذلك الحقن ، والمسامية الدقيقة ، والقابلية عن طريق خلط مجموعات ميكروجيل متعددة. غالبا ما تعتمد طرق تصنيع الهلام الدقيق على مستحلبات الماء في الزيت (على سبيل المثال ، الموائع الدقيقة ، مستحلبات الدفعات ، الرش الكهربائي) أو الطباعة الحجرية الضوئية ، والتي قد تمثل متطلبات عالية من حيث الموارد والتكاليف ، وقد لا تكون متوافقة مع العديد من الهلاميات المائية. يفصل هذا العمل طرقا بسيطة ولكنها فعالة للغاية لتصنيع microgels باستخدام تجزئة البثق ومعالجتها في هيدروجيل حبيبي مفيد للتطبيقات الطبية الحيوية (على سبيل المثال ، أحبار الطباعة 3D). أولا ، يتم بثق الهيدروجيلات السائبة (باستخدام حمض الهيالورونيك القابل للربط الضوئي (HA) كمثال) من خلال سلسلة من الإبر ذات الأقطار الأصغر بالتتابع لتشكيل microgels مجزأة. تقنية تصنيع microgel هذه سريعة ومنخفضة التكلفة وقابلة للتطوير بدرجة كبيرة. يتم وصف طرق التشويش على المواد الهلامية الدقيقة في الهلاميات المائية الحبيبية عن طريق الطرد المركزي والترشيح المدفوع بالتفريغ ، مع ربط اختياري لاحق لتثبيت الهيدروجيل. وأخيرا ، يتم عرض الهلاميات المائية الحبيبية المصنعة من الهلاميات الدقيقة المجزأة كأحبار طباعة بثق. في حين أن الأمثلة الموضحة هنا تستخدم HA القابلة للربط الضوئي للطباعة 3D ، فإن الطرق قابلة للتكيف بسهولة مع مجموعة واسعة من أنواع الهيدروجيل والتطبيقات الطبية الحيوية.
المقدمة
يتم تصنيع الهيدروجيل الحبيبي من خلال تعبئة جزيئات الهيدروجيل (أي الهلاميات الدقيقة) وهي فئة مثيرة من المواد الحيوية مع العديد من الخصائص المفيدة للتطبيقات الطبية الحيوية1،2،3. نظرا لبنيتها الجسيمية ، فإن الهلاميات المائية الحبيبية ترقق القص والشفاء الذاتي ، مما يسمح باستخدامها كأحبار طباعة البثق (الحيوية) ، والدعامات الحبيبية للطباعة المضمنة ، والعلاجات القابلة للحقن4،5،6،7،8،9. ب....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. تصنيع المواد الهلامية السائبة داخل حقنة باستخدام الربط الضوئي
ملاحظة: يبين الشكل 1 نظرة عامة على تصنيع الهيدروجيل السائب داخل حقنة باستخدام الربط الضوئي. يستخدم هذا البروتوكول حمض الهيالورونيك المعدل بالنوربورنين (NorHA) لتصنيع الهيدروجيل السائب باستخدام تفاعل ثيول-إيني بوساطة ضوئية. يتم وصف الإجراءات التفصيلية لتوليف NorHA في مكان آخر38. ومع ذلك ، فإن هذا البروتوكول قابل للتكيف بشكل كبير مع أي هيدروجيل قابل للربط الضوئي. راجع المناقشة لمزيد من المعلومات.
- حدد مسبقا التركيزات المطلوبة من البوليمر ، و crosslink ، والبادئين لصياغة الهيدروجيل السائب. في هذا البر....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
وترد النتائج التمثيلية لهذه البروتوكولات في الشكل 3 والشكل 6. ينتج عن تجزئة البثق هلاميات دقيقة ذات أشكال مضلعات خشنة بأقطار تتراوح بين 10-300 ميكرومتر (الشكل 3). علاوة على ذلك ، تتراوح الدائرية من 0.2 (غير دائرية) إلى 1 تقريبا (دائرة مثالية) ، وتتراوح نسبة العرض إلى الارتفاع من 1-3 (الشكل 3). تصف هذه المعلمات أشكال microgel غير المنتظمة والخشنة التي شكلتها عملية التجزئة.
عند.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
هنا ، يتم وصف طرق تصنيع الهيدروجيل الحبيبي باستخدام الهلاميات الدقيقة المجزأة البثق والتعبئة إما عن طريق الطرد المركزي أو الترشيح المدفوع بالفراغ. بالمقارنة مع طرق تصنيع microgel الأخرى (أي الموائع الدقيقة ، مستحلبات الدفعات ، الرش الكهربائي ، الطباعة الحجرية الضوئية) ، فإن تصنيع microgel لتجزئة البثق سريع للغاية ومنخفض التكلفة وقابل للتطوير بسهولة وقابل لمجموعة واسعة من أنظمة الهيدروجيل. علاوة على ذلك ، فإن هذا البروتوكول قابل للتكرار بدرجة كبيرة مع الحد الأدنى من التباين من دفعة إلى أخرى ، والذي تم تمييزه في العمل السا.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين مصالح مالية متنافسة.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم من خلال برنامج UPenn MRSEC (DMR-1720530) وزمالات أبحاث الدراسات العليا (إلى V.G.M و M.E.P.) والمعاهد الوطنية للصحة (R01AR077362 إلى J.A.B).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 15 مل من البلاستيك مخروطي أنبوب الطرد المركزي | Corning | 430766 | |
| 30 G NT Premium Series الاستغناء عن تلميح | Jensen Global | JG30-0.5HPX | رقم الكتالوج المدرج هنا هو إبرة 30 جم ، 0.5 بوصة. تتوفر أحجام مختلفة. |
| محاقن BD يمكن التخلص منها مع أطراف Luer-Lok (3 مل) | Fisher Scientific | 14-823-435 | المدرج هنا هو لحقنة 3 مل. تتوفر أحجام مختلفة (14-823-XXX). |
| المجلدات السوداء العديد | من البائعين | ||
| إبرة التحقيق التي يمكن التخلص منها للاستخدام مع المحاقن وآلات الاستغناء (18 جم ، 0.5 بوصة) | Grainger | 5FVH5 | المدرج هنا هو إبرة 18 جم ، 0.5 بوصة. تتوفر أحجام مختلفة. |
| إبرة مسبار يمكن التخلص منها للاستخدام مع المحاقن وآلات الاستغناء (23 جم ، 0.5 بوصة) | يمكن التخلص منها Grainger | 5FVJ3 | |
| للاستخدام مع المحاقن وآلات الاستغناء (27 جم ، 1.5 بوصة) | Grainger | 5FVL0 | |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline | Fisher Scientific | 14190-250 | رقم الكتالوج المدرج هنا مخصص لعلبة زجاجات 10 × 500 مل. |
| مرشح غشاء Durapore ، 0.22 & micro ؛ m | Millipore | GVWP04700 | |
| مجهر epifluorescent أو متحد البؤر | بائعين | لتصور الهلاميات الدقيقة والمواد الهلامية المائية الحبيبية | |
| Eppendorf Snap-Cap Micro Centrifuge Safe-Lock Tubes | Fisher Scientific | 05-402-25 | |
| طابعة البثق | المصممة | استخدام طابعات البثق الأخرى ، مثل BIOX المتوفرة تجاريا. | |
| محولات التصفية | فيشر Scientific | 05-888-107 | رقم الكتالوج المدرج هنا مخصص لمجموعة من الأحجام المتعددة. تتوفر أحجام مختلفة (05-888-XXX). |
| قارورة مرشح | بائعين | ||
| مختلفين فلورسين إيزوثيوسيانات-ديكستران (2 MDa) | سيجما ألدريتش | 52471 | |
| شريحة مجهر زجاجي | بائعين | ||
| ImageJ | المعاهد الوطنية للصحة | "تحليل الجسيمات" رابط المعلومات: https://imagej.nih.gov/ij/docs/menus/analyze.html | |
| كمبيوتر محمول | العديد من البائعين Luer-Lock | ||
| Tip Caps | حلول Dispensin g المتكاملة | 9991329 | |
| ملعقة معدنية لغرف | مختلف البائعين أجهزة | ||
| الطرد المركزي | الدقيقة بائعين | مختلفين قادرين على سرعة تصل إلى 18,000 × جم | |
| Microscoft Execl | يمكن استخدام برامج أخرى | ، مثل العروض التقديمية من Google. | |
| نظام المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية OmniCure S2000 | Excelitas Technologies | S2000 | يمكن استخدام أنظمة إضاءة مختلفة لتصنيع الهلاميات المائية السائبة إذا رغبت في ذلك. |
| قمع بوشنر من البورسلين مع لوحة مثقبة ثابتة | فيشر Scientific | FB966C | المدرج هنا هو للوحة قطرها 56 مم. تتوفر أحجام مختلفة. |
| مقياس الإشعاع | بائعين مختلفين | ||
| Repetier Host | Hot-World GmbH & Co. KG | برنامج الطباعة ثلاثية الأبعاد | |
| طابعة بثق قائمة على المسمار | بائعين مختلفين استخدمت | هذه الدراسة طابعة 3D FDM معدلة حسب الطلب (Velleman K8200). تتوفر العديد من البدائل. | |
| برنامج Solidworks / CAD | Dassault Syst & egrave ؛ يمكن استخدام برامج أخرى من mes SolidWorks | Corporation ، مثل Blender أو TinkerCAD. | |
| أنابيب لتوصيل قارورة الفلتر بخط التفريغ | البائعين المختلفين | ||
| حماية العين بالأشعة فوق البنفسجية (أي نظارات السلامة) | بائعين |
المراجع
- Daly, A. C., Riley, L., Segura, T., Burdick, J. A. Hydrogel microparticles for biomedical applications. Nature Reviews Materials. 5 (1), 20-43 (2020).
- Qazi, T. H., Burdick, J. A. Granular hydrogels for endogenous tissue repair. Biomaterials and Biosystems. 1, 10....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
