الهدف من هذا البروتوكول هو بناء مكافئ للبشرة ثلاثية الأبعاد بسماكة كاملة، والتي تشبه البشرة الطبيعية. باستخدام جهاز الجرح الآلي المصمم خصيصا ، يمكن إنشاء جروح دقيقة وقابلة للتكرار تحت الحفاظ على العقم.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
الهدف من هذا البروتوكول هو بناء مكافئ للبشرة ثلاثية الأبعاد بسماكة كاملة، والتي تشبه البشرة الطبيعية. باستخدام جهاز الجرح الآلي المصمم خصيصا ، يمكن إنشاء جروح دقيقة وقابلة للتكرار تحت الحفاظ على العقم.
تعد النماذج المختبرية بديلا فعالا من حيث التكلفة وأخلاقيا لدراسة عمليات التئام الجروح الجلدية. علاوة على ذلك ، باستخدام الخلايا البشرية ، تعكس هذه النماذج حالة الجرح البشري بشكل أفضل من النماذج الحيوانية. على الرغم من أن النماذج ثنائية الأبعاد تستخدم على نطاق واسع للتحقيق في عمليات مثل الهجرة الخلوية والانتشار ، إلا أن النماذج الأكثر تعقيدا مطلوبة لاكتساب معرفة أعمق حول التئام الجروح. إلى جانب نظام النموذج المناسب ، يعد إنشاء جروح دقيقة وقابلة للتكرار أمرا بالغ الأهمية لضمان نتائج قابلة للمقارنة بين عمليات الاختبار المختلفة. في هذه الدراسة ، يظهر توليد جلد ثلاثي الأبعاد كامل السماكة يعادل دراسة التئام الجروح. يتكون الجزء الجلدي من النماذج من الخلايا الليفية الجلدية البشرية المضمنة في هيدروجيل الكولاجين من النوع الأول من ذيل الفئران. بعد التلقيح بالخلايا الكيراتينية للبشرة البشرية وما يترتب على ذلك من زراعة في واجهة الهواء السائل ، يتم تشكيل بشرة متعددة الطبقات أعلى النماذج. لدراسة عملية التئام الجروح ، قمنا أيضا بتطوير جهاز جرح آلي ، والذي يولد جروحا موحدة في جو معقم.
الجلد هو أكبر عضو في الجسم. فإنه يخلق حاجزا بين البيئة الخارجية والأعضاء الداخلية. وعلاوة على ذلك، والجلد يحمي الجسم من فقدان السوائل، والتأثيرات البيئية والإصابات والالتهابات ويساعد على تنظيم درجة حرارة الجسم 1. نظرا لموقعها المكشوفة، وغالبا ما يتأثر الجلد عن طريق الصدمات الميكانيكية والحرارية أو الكيميائية. على الرغم من أن الجلد قادر عموما من إصلاح الذات، ويمكن لعوامل محلية متعددة مثل العدوى، والأوكسجين، والاكتفاء الوريدي يؤدي إلى ضعف التئام الجروح. ويمكن أيضا التئام الجروح أن تدخلت عوامل جهازية مثل السمنة، وإدمان الكحول، والتدخين، والأدوية، والتغذية، والأمراض مثل مرض السكري. 2
ويمكن تقسيم عملية التئام الجروح إلى 3 مراحل: (ط) المرحلة التهابات، (ب) والتكاثري و(ج) مرحلة التجديد. على إصابة الجلد، وتبدأ عملية معقدة إشارة الشلال، مما أدى إلى إغلاق الجرح. 3بعد الإصابة، الجرح ينزف ويتم تشكيل لتجلط الدم. الليفية تتحرك في تجلط الدم واستبدالها الأنسجة الجديدة التي تم تشكيلها في وقت لاحق على مدى سنوات.
الفهم الحالي للإصلاح الجلدي العمليات البيولوجية الكامنة محدودة. وقد استخدمت النماذج الحيوانية والخنازير الصغيرة لدراسة التئام الجروح. ومع ذلك، فإن هذه النتائج لا يمكن نقلها مباشرة إلى البشر يرجع إلى الاختلافات بين الأنواع محددة. وبالإضافة إلى هذه النماذج في الجسم الحي، وبعض جوانب التئام الجروح يمكن دراستها من خلال محاكاة الوضع الجرح عن طريق الخدش في المختبر الثقافات أحادي الطبقة على أساس خطوط الخلايا خلد أو الخلايا الأولية. 4 وهذه النماذج الخدش موحدة للغاية ولكن لا يعكس بما فيه الكفاية تعقيدا في الجسم الحي علم وظائف الأعضاء. 5 وإلى جانب النماذج ثنائية الأبعاد، وقد وضعت ثلاثية الأبعاد في حكمه الجلد البشري للأبحاث الأمراض الجلدية. الجزء الجلدي من هذه النماذج وجنرال الكتريكnerated باستخدام مختلف السقالات بما في ذلك الأدمة decellularized، 6 الهلاميات المائية الكولاجين، 7،8 الجليكوزامينوجليكان 9 أو المواد الاصطناعية. 10 توظيف هذه حكمه الجلد، ودور طلائي الوسيطة التفاعلات 11، وإعادة الاندمال بتشكل النسيج الظهاري، والحديث المتبادل الخلوي بين الخلايا الليفية والخلايا الكيراتينية و تأثير عوامل النمو المختلفة يمكن دراستها. وعلاوة على ذلك، وهذه النماذج هي مفيدة لاكتساب معارف جديدة حول كيفية تهاجر الخلايا الليفية إلى منطقة الجرحى وكيف تؤثر عوامل الانجذاب الكيميائي تجديد الأنسجة. 12
ليس فقط جيل من التئام الجروح النموذج نفسه هو أمر صعب، ولكن أيضا لإنشاء الجرح موحد للغاية في النموذج هو إشكالية. التقنيات الشائعة لخلق الجروح هي اختبارات الصفر، 13 والحروق، 14 الشريط التآكل، و15 إصابة الحرارية، 16 بثور شفط والنيتروجين السائل 17، 18 أشعة الليزر، و19 المشارط، 18 meshers 6 و اللكمات الخزعة. 20 ومعظم هذه الطرق لها نفس المزالق. إصابات تنفيذها يدويا من الصعب توحيد وإعادة إنتاج بين اختبارات متعددة. حجم وشكل وعمق الجرح تختلف بين الدراسات، وبالتالي يؤثر سلبا على نوعية البيانات البحثية. استخدام الليزر لتعريف جرح الجلد يمكن موحدة بسهولة نسبيا ولكن يؤدي إلى حالة محاكاة حروق. الحرارة التي تطبقها ليزر يمكن أن يسبب البروتين تمسخ، الصفائح الدموية أو تجميع السفن انقباض، والتي يمكن أن تؤدي إلى الأنسجة الميتة.
في نهج بديل، قمنا بتطوير جهاز جرح الآلي (AWD)، والذي يسمح لنا لتوليد الجروح الجلدية محددة ودقيقة تحت ظروف معقمة. المعلمات إصابة، مثل عمق وسرعة الاختراق وكذلك الثورات من رأس الحفر يمكن تنظيمها. في هذه الدراسة، ونحن الجمع بين AWD مع في منزل وضعت سمك الكامل في حكمه الجلد (قدمSE) التي هي مماثلة لبروتوكول نشرتها Gangatirkar وآخرون. 8 طبقة الجلد ما يعادل الجلد يتكون من الخلايا الليفية الجلدية الإنسان (اتش دي اف)، والتي هي جزء لا يتجزأ في الكولاجين I هيدروجيل. على طبقة الجلد، الكيراتينية البشرة الإنسان (كلوة) هي المصنفة. في غضون أسبوعين في واجهة الهواء السائل وكلوة بناء على البشرة يتألف من عدة طبقات الخلايا الحيوية والطبقة القرنية. إلى جانب جيل من هذا النموذج، وتظهر هذه الدراسة استخدام AWD لخلق جروح محددة ودقيقة في مؤشر فاينانشال تايمز.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: تم تصميم بروتوكول لإنتاج 24 كامل سماكة الجلد في حكمه. الخلايا الليفية الجلد والخلايا الكيراتينية البشرة الإنسان تم عزل من خزعات الجلد وفقا لبروتوكول نشرت سابقا. تم الحصول على موافقة 21،22 مطلعة مسبقا وتمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة الأخلاق المؤسسية على البحوث الإنسان من يوليوس ماكسيميليان جامعة فورتسبورغ (التصويت 182 / 10).
1. إنتاج الجلدية مكون
2. إضافة رايتس والبشرة الخلايا الكيراتينية (كلوة)
3. ثقافة الكاملة حكمه سماكة الجلد (FTSE)
4. تحليل النسيجي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وHDF معزولة وكلوة تختلف سواء في التشكل والتعبير عن علامات نموذجية. أظهرت HDF نموذجي المغزل شكل التشكل، في حين مورفولوجية كلوة يمكن وصفها من قبل التشكل المرصوفة بالحصى. واتسمت الخلايا عن طريق تلطيخ المناعى (الشكل 1) قبل استخدامها لFTSE. وHDF إيجابية لفيمنتين (الشكل 1A)، وهي علامة للحصول على الخلايا الليفية. كلوة الابتدائية تعبير عن درجة عالية من أوائل البروتين التمايز cytokeratin-14 (الشكل 1B) ولكن ما يقرب من أي أواخر القرنية البرو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في الخلايا في المختبر عادة ما يتم توسيع في مزارع الخلايا ثنائية الأبعاد، في الخلايا التي تلتزم الأسطح البلاستيكية. ومع ذلك، هذه الشروط الثقافة لا تعكس الظروف ثلاثية الأبعاد الفسيولوجية التي تنمو الخلايا في الجسم الحي. في ظل ظروف ثلاثية الأبعاد، يمكن للخلايا تشكل خلية خلية وخلية مصفوفة إرفاق ملفات الطبيعية والهجرة في ثلاثة أبعاد. خصوصا في الجرح الجلدي شفاء تشابه الوضع في الجسم الحي هو محوري لتوليد بيانات ذات مغزى، وهجرة الخلايا وتوليد مصفوفة عناص...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
يشكر المؤلفون مركز الدراسات الدولي فراونهوفر على التعاون فيما يتعلق ببناء جهاز الجرح الآلي. تم تأسيس المشروع من قبل مشروع Fraunhofer الداخلي "Märkte von Übermorgen" (SkinHeal).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| التربسين EDTA (1:250) 0.5٪ في DPBS | PAA | L11-003 | 0.05٪ |
| Dulbecco' s الفوسفات المخزن الملحي | سيجما | D8537 | |
| الكولاجين (6 مجم / مل في 0.1٪ حمض الخليك) | يتم إنتاجه في المنزل | ||
| بروتين فيبرونيكتين البشري ، البلازما (50 & nbsp ؛ ومايكرو. جم / مل) | Life Technologies | 33016-015 | |
| يدرج | Nunc | 140627 | |
| 6 لوحة بئر ؛ | Nunc | 140685 | |
| 24 لوحة بئر | Nunc | 142485 | |
| شرائح مجهر | R. Langenbrinck | 03-0070 | |
| <قوي>زراعة الخلايا الليفية (500 مل): < / قوي > | |||
| DMEM ، تقنيات حياة الجلوكوز | العالي 11965-092 | 89٪ (445 مل) مصل | |
| الأبقار الجنيني | Bio & amp بيع | FCS. ADD.0500 | 10٪ (50 مل) |
| البنسلين الستربتومايسين (10,000 وحدة / مل) | لايف تكنولوجيز | 15140-122 | 1٪ (5 مل) |
| الكيراتينية نمو متوسط 2 | Promocell | C-20111 | 89٪ (445 مل) |
| Keratinocyte Growth Medium 2 SupplementPack | Promocell | C-39011 | |
| البنسلين الستربتومايسين (10,000 وحدة / مل) | Life Technologies | 15140-122 | 1٪ (5 مل) |
| <قوي>محلول تحييد الجل (250 مل): < / قوي> | |||
| Dulbecco' s النسر المعدل المتوسط ، مسحوق عالي الجلوكوز مع L-Glutamine | PAA | G0001،3010 | 93٪ (232.5 مل) |
| ملح الصوديوم كبريتات شوندروتن من غضروف سمك القرش | Sigma | C4384-1g | 1٪ (2.5 مل) |
| مصل الأبقار الجنيني | Bio & amp بيع | FCS. ADD.0500 | 3٪ (7.5 مل) |
| HEPES | Sigma | H3375-1 كجم | 3٪ (7.5 مل) |
| كيراتينوسايت نمو متوسط 2 | Promocell | C-20111 | |
| الكيراتينية النمو المتوسطة 2 SupplementPack | Promocell | C-39011 | |
| مصل عجل الجنين | Bio & بيع | FCS. ADD.0500 | 5٪ -2٪ (25 مل - 10 مل) ؛ |
| البنسلين ستربتومايسين (10,000 وحدة / مل) | لايف تكنولوجيز | 15140-122 | 1٪ (5 مل) |
| الكيراتينية نمو متوسط 2 | |||
| متوسط 2 حزمة مكمل | Promocell | C-39011 | إضافة المكملات الغذائية فقط: الأنسولين ، الهيدروكورتيزون ، الأدرينالين ، الترانسفيرين ، CaCl 2< / sub> |
| البنسلين الستربتومايسين (10,000 وحدة / مل) Life | Technologies | 15140-122 | 1٪ (5 مل) |
| CaCl 2< / sub> (300 mM) | Sigma & nbsp ؛ | C7902-500g | 0.62٪ (3.1 مل) |
| histology: < / strong> | |||
| IHC-Kit DCS SuperVision 2 HRP | DCS | PD000KIT | |
| Vimentin الأجسام المضادة | Abcam | ab92547 | |
| CK14 الأجسام المضادة | Sigma ؛ | HPA023040-100 وميكرو ؛ ل | |
| الأجسام المضادة CK10 | Dako | M7002 | |
| Filaggrin الأجسام المضادة | Abcam | ab81468< | |
| ماير حاد ؛ s Haemalaun | AppliChem | A0884،2500 | |
| Xylol | Sigma Aldrich | 296325-4X2L | |
| الإيثانول | سيجما ألدريتش | 32205-4X2.5L | |
| HCl | Sigma Aldrich | H1758-500ML | |
| Eosin | Sigma Aldrich | E4009-5G | |
| 2-Propanolol | Sigma Aldrich | I9516-500ML | |
| تركيب متوسط | سيجما ألدريتش | M1289-10ML |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.