The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Turkish was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Regenerative Medicine, United States Army Institute of Surgical Research
This article is a part of JoVE Bioengineering. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Zamora, D. O., Natesan, S., Christy, R. J. Constructing a Collagen Hydrogel for the Delivery of Stem Cell-loaded Chitosan Microspheres. J. Vis. Exp. (64), e3624, doi:10.3791/3624 (2012).
Multipotent kök hücreleri rejeneratif tıp 1-3 alanında çok faydalı olduğu kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, doku rejenerasyonu için etkili bir şekilde, bu hücrelerin kullanmak için, değişken bir dizi dikkate alınmalıdır. Bu değişkenler şunlardır: toplam hacmi ve implantasyon sitenin yüzey alanı, doku mekanik özellikleri ve damarlanma miktarını ve hücre dışı matris bileşenlerini kapsamaktadır doku mikro,. Ana doku taklit eden bir mekanik mukavemet korurken Bu nedenle, bu hücrelerin sağlamak için kullanılan materyallerin belirlenmiş bir kimyasal bileşimi ile biyo-uyumlu olmalıdır. Bu malzemeler ayrıca oksijen ve besin hücrelere tutunur ve çoğalırlar için elverişli bir mikro sağlamak için geçirgen olması gerekir. Chitosan, mükemmel biyouyumluluk bir katyonik polisakkarit, kolayca kimyasal olarak değiştirilmiş ve in vivo mac in ile bağlamak için yüksek afinite edilebilirromolecules 4-5. Chitosan, hücre yapışması, göçü ve çoğalması için bir substrat olarak işlev sağlayan, ekstraselüler matriksin glikozaminoglikan kısmı taklit eder. Bu çalışmada, üç boyutlu bir yapı iskelesi 6 göre kollajen bir içine adipoz-türevi kök hücreleri (Artan) sunmak üzere mikrosferler şeklinde kitosan kullanmaktadır. İdeal bir hücreden mikrosfer oranı inkübasyon süresi ve yüklenmesi olabilir hücrelerin sayısını elde etmek için hücre yoğunluğu açısından değerlendirildi. ASC kitosan mikroküreler (CSM) üzerine ekildikten sonra, bir kollajen iskele gömülü olan ve uzun süre kültüründe muhafaza edilebilir. Özetle, bu çalışmada hassas bir üç boyutlu yapı iskelesi biyomalzemenin içinde kök hücreleri sunmak için bir yöntem sağlar.
1. Yalıtımlı Yağ-Türetilmiş Kök Hücre (ASC)
Not: aksi belirtilmediği sürece tüm işlemler oda sıcaklığında yapıldı.
2. Chitosan Mikroküreler (CSM) hazırlanması
Not: aksi belirtilmediği sürece tüm işlemler oda sıcaklığında yapıldı.
3. CSM Serbest Amino Grup Sayısını Belirleme
Not: aksi belirtilmediği sürece tüm işlemler oda sıcaklığında yapıldı.
4. CSM içinde yükleniyor ASC
Not: aksi belirtilmediği sürece tüm işlemler oda sıcaklığında yapıldı.
5.. CSM içinde ASC Yükleme ve Hücre Uygulanabilirlik Yüzde Belirlenmesi
Not: aksi belirtilmediği sürece tüm işlemler oda sıcaklığında yapıldı.
6. ASC-CSM-Gömülü Kolajen Jel Karakterizasyonu
Not: aksi belirtilmediği sürece tüm işlemler oda sıcaklığında yapıldı.
7. Temsilcisi Sonuçlar
Bu çalışmada, bir kollajen jel iskele içine kitosan mikroküreler (CSM) kök hücre sunmak için bir in vitro bir strateji geliştirdik. Birörnek (çapı 175-225 mikron) ve kompozisyon Gözenekli CSM hücre taşıyıcıları (Şekil 2) olarak hazırlanmış ve kullanılmıştır. CSM'den ASC kuluçkaya üzerine, hücreler CSM 2 x 10 cells/5mg 4 arasında bir konsantrasyonda bağlı. Filopodia uzatırken hücreleri, mikroküre yayılan kabil edildimikroküre gözenekli yarıklar (Şekil 3) takın. Hücre yüklenmiş CSM kollajen jel ile karıştırılır edildi sonra, hücreler hemen jeller (Şekil 4) içine göç başladı.

Tablo 1. Bir kök hücre taşıyıcı sisteminde kitosan ve kollajen kullanımı için biyolojik avantajları.

Şekil 1. Şematik ASC-CSM yüklenen kollajen iskelelerinin çift kullanımı için genel bir strateji resmediyor. Şekil 2, 3, ve 4 görüntülerin yorumlanması ile yardımcı şematik içinde açıklamalı.

Şekil 2. Şematik kitosan mikroküreler üzerine kök hücrelerin tohumlu süreci resmediyor. Procmikron gözenek büyüklüğü membran kültür plaka insert - ess bir 8 CSM ile birlikte kültür ASC içerir. 24 saat sonra, mikroküreler ekleme kaldırılır ve bir biyomateryal matris içine almasi için hazırdır.

Şekil 3. ASC ile CSM yüklü morfolojik karakterizasyonu. B panelinden konfokal floresan mikroskobu ile elde edilen bir resim ile üst üste aynı görüş alanını gösterirken Panel A, ASC-yüklü CSM bir ışık mikroskobu resmediyor. ASC kalsein AM (yeşil) ile önceden yüklenmiş edildi. Panel D mikroküre (yıldız) yüklenmiştir hücreleri gösterirken Panel C, yüksüz bir mikroküre bir SEM görüntüsü bir görüntü resmediyor. Panel E TEM görüntü yüksüz mikrosfer bir kesitini göstermektedir. Gözenekler ve çatlaklar yapan çok sayıda mikroküre çapında bulunmaktadır. Panel F hücreleri ile kesitli mikroküre (oklar) eklenmiş ve CRE içine filopodia uzanan gösterirmengene. Orijinal büyütme: A & B = 70X; C = 500x, D = 2,000 x; E & F = 2,500 x.

Şekil 4. Üç boyutlu bir yapı iskelesi kollajen içine CSM gelen ASC göçü. Paneller A ve B hücreleri uzak mikroküre geçiş ve 3. günde kollajen matriks (A, oklar) içine CSM betimliyor. Panel B 12 gün sonra, benzer bir kültür gösterir. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri C, D ve C ve D E. Asteriskler tasvir hücreleri mikroküre (oklar) uzak göç ile kesitli olan bir mikroküre göstermektedir. Panel D'nin yüksek büyütmede paneli E tasvir ve kollajen fibriller (ilave) hücresine bağlı filopodia gösterir. Orijinal büyütme: A & B = 100x; C & D = 6,000 x; E = 20.000 x, inset = 150,000 x.

Şekil 5.Şematik rejeneratif tıp ve ilaç teslim CSM geniş kullanım resmediyor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Kök hücre tabanlı tedavinin başlıca engellerden biri tamir için belirtilen bölgelere hücrelerin teslimat için etkin yöntemler geliştiriyor. Hastadan hastaya olan değişkenlik nedeniyle, doku tipi, yaralanma boyutu ve derinliği; teslim kök hücre yöntemi bir vaka ile ayrı ayrı tespit edilmelidir. Bir matris içinde kök hücreleri gömerek ve yara yerine onlara teslim doku mühendisliği için bir sonraki mantıklı bir yaklaşım gibi görünse de, bazı teknik engeller devam etmektedir. Bu matris yapışır ve hücreler anoikis 9-10 önce, prolifere ekleyin ve bir uygun mikro yeniden hangi çevreleyen bir biyo-uyumlu sağlamak için yerleşik hücrelerin becerisine sahiptir. Bu süreç, hücrelerin matriks yeniden makine, önceden proliferasyon, göç ve kök hücrelerin farklılaşma istediğiniz hücreye süreçleri gerçekleştirmek için gün sürebilir bir süreç upregüle gerektirir. Bu sorunları aşmak için, biz have önce hasarlı doku tamiri için uygun bir matris içine gömerek chitosanın mikroküreler üzerine preload kök hücreler için bir yöntem geliştirdi. Eşsiz iyonik çapraz bağlama mikrosferler hazırlamak için yöntemler kullanılarak, iletişim kuralı, böylece hücreler için mükemmel bir mikro-boyutlu bir taşıyıcı getirici, çapı 175-225 um içinde olması mikrosferler ile>% 90 hazırlamak için edebilmektedir. Daha da önemlisi, çapraz-bağlama sonra, hücre mikrosferler tutturulması için son derece elverişli olan, pozitif yüklü kalır. Bu mikroküre özellikleri kök hücrelerin CSM üzerine hızlı bir şekilde takmak için izin verir. Bir kez eklenmiş, bu kök hücre yüklü mikroküreler istikrarlı ve hasarlı dokuları taklit etmek gibi kollajen hidrojellerinin olarak iskele içinde mekansal düzenlemeler, elde edebiliyoruz. Özetle, bu protokol CSM üzerine ASC yüklemek için yeni bir yöntem sağlar ve kök hücre fenotipi korurken mikro hücreler göç edebildiğini göstermektedir. Gözenekli CSM bir tarif sunmakhala mükemmel ASC eki için mikro ve hücreleri çevreleyen matriks içine göç etmelerine izin verilmesi.
Özet:
Kritik Adımlar
Sınırlamalar
Olası değişiklikler ve çok yönlülük (Şekil 5)
Sorun Giderme
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Hiçbir rakip mali çıkarlarını var.
Feragatname
Burada yer alan görüşler ya da iddiaların yazarların özel görünümleri ve resmi olarak veya Savunma ya da ABD Hükümeti Bölümü görüşlerini yansıtan tefsir edilmesi değildir. Yazarlar, ABD Hükümeti çalışanları, ve bu çalışma resmi görevlerinin bir parçası olarak hazırlandı. Tüm çalışmalar ABD Ordusu Tıbbi Araştırma ve Malzeme Komutanlığı tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma ABD Ordusu Tıbbi Araştırma ve Malzeme Komutanlığı Kurumsal Değerlendirme Kurulu ve onaylanmış protokole uygun olarak tarafından incelenen ve onaylanan bir protokol çerçevesinde yürütülmüştür.
DOZ Cenevre Vakfı tarafından verilen bir hibe ile desteklenmektedir. SN Pittsburgh Doku Mühendisliği Girişimi bir Doktora Sonrası Araştırma Bursu Grant tarafından desteklenmiştir.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Hanks BalancedSalt Solution (HBSS) | GIBCO, by Life Technologies | 14175 | Consumable |
| Fetal Bovine Serum | Hyclone | SH30071.03 | Consumable |
| Collagenase Type II | Sigma-Aldrich | C6685 | Consumable |
| 70-μm nylon mesh filter | BD Biosciences | 352350 | Consumable |
| 100-μm nylon mesh filter | BD Biosciences | 352360 | Consumable |
| MesenPRO Growth Medium System | Invitrogen | 12746-012 | Consumable |
| L-glutamine | GIBCO, by Life Technologies | 25030 | Consumable |
| T75 Tissue Culture Flask | BD Biosciences | 137787 | Consumable |
| Chitosan | Sigma-Aldrich | 448869 | Consumable |
| Acetic Acid | Sigma-Aldrich | 320099 | Consumable |
| N-Octanol | Acros Organics | 150630025 | Consumable |
| Sorbitan-Mono-oleate | Sigma-Aldrich | S6760 | Consumable |
| Potassium Hydroxide | Sigma-Aldrich | P1767 | Consumable |
| Acetone | Fisher Scientific | L-4859 | Consumable |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 270741 | Consumable |
| Trinitro Benzenesulfonic Acid | Sigma-Aldrich | P2297 | Consumable |
| Hydrochloric Acid | Sigma-Aldrich | 320331 | Consumable |
| Ethyl Ether | Sigma-Aldrich | 472-484 | Consumable |
| 8-μm Tissue Culture Plate Inserts | BD Biosciences | 353097 | Consumable |
| 1.5-ml Microcentrifuge Tubes | Fisher Scientific | 05-408-129 | Consumable |
| MTT Reagent | Invitrogen | M6494 | Consumable |
| Dimethyl Sulfoxide | Sigma-Aldrich | D8779 | Consumable |
| Qtracker Cell Labeling Kit (Q tracker 655) | Molecular Probes, Life Technologies | Q2502PMP | Consumable |
| Type 1 Collagen | Travigen | 3447-020-01 | Consumable |
| Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | S8045 | Consumable |
| 12-Well Tissue Culture Plates | BD Biosciences | 353043 | Consumable |
| Centrifuge | Eppendorf | 5417R | Equipment |
| Orbital Shaker | New Brunswick Scienctific | C24 | Equipment |
| Humidified Incubator with Air-5% CO2 | Thermo Fisher Scientific, Inc. | Model 370 | Equipment |
| Overhead Stirrer | IKA | Visc6000 | Equipment |
| Magnetic Stirrer | Corning | PC-210 | Equipment |
| Vacuum Desiccator | - | - | Equipment |
| Particle Size Analyzer | Malvern Instruments | STP2000 Spraytec | Equipment |
| Water Bath | Fisher Scientific | Isotemp210 | Equipment |
| Spectrophotometer | Beckman Coulter Inc. | Beckman Coulter DU800UV/Visible Spectrophotometer | Equipment |
| Vortex | Diagger | 3030a | Equipment |
| Microplate Reader | Molecular Devices | SpectraMax M2 | Equipment |
| Light/Fluorescence Microscope | Olympus Corporation | IX71 | Equipment |
| Confocal Microscope | Olympus Corporation | FV-500 Laser Scanning Confocal Microscope | Equipment |
| Scanning Electron Microscope | Carl Zeiss, Inc. | Leo 435 VP | Equipment |
| Transmission Electron Microscope | JEOL | JEOL 1230 | Equipment |