Method Article

جدوى Bioprinted الخلوية التركيبات باستخدام طابعة ثلاثة الديكارتية موزع

DOI:

10.3791/53156

⸱

September 22nd, 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Surgery, Medical University of South Carolina, 2Department of Regenerative Medicine and Cell Biology, Medical University of South Carolina, 3Department of Bioengineering, Clemson University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تصميم وتصنيع طابعة حيوية ديكارتية للسماح بترسيب متعدد المواد في أشكال هندسية دقيقة وقابلة للتكرار ، مع السماح أيضا بالتحكم في العوامل البيئية. باستخدام الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد ، يمكن طباعة التركيبات المعقدة والقابلة للتطبيق وإعادة إنتاجها بسهولة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
ركزت هندسة الأنسجة

تركيزها على بناء بدائل للأنسجة غير الوظيفية أو التالفة. أدى استخدام الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد في هندسة الأنسجة إلى إنشاء طرق جديدة لطباعة الخلايا والمصفوفة لتصنيع تركيبات الأنسجة المقلدة الحيوية. تستخدم طريقة تصنيع الأشكال الحرة الصلبة (SFF) التي تم تطويرها للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد نهجا للتصنيع الإضافي عن طريق ترسيب قطرات من الخلايا والهلاميات المائية بطريقة طبقة تلو الأخرى. يعتمد تصنيع الطباعة الحيوية على الموضع المحدد للمواد البيولوجية في بنى ثلاثية الأبعاد ، ويجب أن تحاكي التركيبات المطبوعة عن كثب التنظيم المعقد للخلايا والمصفوفات خارج الخلية في الأنسجة الأصلية. تسلط هذه الورقة الضوء على استخدام طابعة Palmetto ، وهي طابعة حيوية ديكارتية ، بالإضافة إلى عملية إنتاج تركيبات منظمة مكانيا وقابلة للتطبيق مع السماح في نفس الوقت بالتحكم في العوامل البيئية. تستخدم هذه المنهجية التصميم بمساعدة الكمبيوتر والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر لإنتاج هذه الأشكال الهندسية المحددة والمعقدة. أخيرا ، يسمح هذا النهج بالإنتاج القابل للتكرار للتركيبات المصنعة المحسنة بواسطة معلمات الطباعة التي يمكن التحكم فيها.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يستخدم هندسة الأنسجة مبادئ علم الأحياء والهندسة في تطوير بدائل وظيفية للحفاظ على، استعادة أو تعزيز النسيج الأم و. القدرة على توليد بنيات المحاكاة البيولوجية ثلاثية الأبعاد عند الطلب من شأنه أن ييسر التقدم العلمي والتكنولوجي في هندسة الأنسجة وكذلك في أجهزة الاستشعار المعتمدة على الخلايا المخدرات / فحص السمية، والأنسجة أو الورم النماذج، وغيرها. المنظمة ثلاثية الأبعاد للبنيات الأنسجة المهندسة هو عنصر أساسي من أسلوب تلفيق لأنه يجب أن تحاكي بشكل وثيق التفاعل المنظم للغاية من الخلايا والمصفوفة خارج الخلية في الأنسجة الأصلية.

السقالات ثلاثية الأبعاد القابلة للتحلل وا....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد الجيلاتين تحتوي على الركيزة لBioprinting ثلاثي الأبعاد من الجينات الهلاميات المائية

  1. إعداد الركيزة الكالسيوم / الجيلاتين وفقا للطريقة الركيزة الكالسيوم / الجيلاتين التي وصفها Pataky وآخرون 11 لتجنب انخفاض الجدوى المرتبطة نسبة عالية. يتم سرد طريقة الركيزة الكالسيوم / الجيلاتين أدناه.
    1. الجمع بين يذوى كلوريد الكالسيوم (1.5٪ بالوزن)، كلوريد الصوديوم (0.9٪ بالوزن)، والجيلاتين الخنزيري (2٪ بالوزن) في الماء المقطر، ويغلي لمدة 2 دقي....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتبين النتائج أن bioprinter قادر على إيداع الهلاميات المائية خلية لادن في المواقع الثلاثة الأبعاد محددة بدقة وباستمرار باستخدام البرمجيات بمساعدة الكمبيوتر. هذه البرمجيات تحدد وضع كل قطرة ومراقبة العديد من المعلمات للاستغناء عن (الشكل 3،4). والتكرار من bioprinter أن تودع بشكل مناسب الحيوية هو أمر أساسي لنجاحها في تطبيقات هندسة الأنسجة.

بقاء الخلية، واحدة من متطلبات تقنية bioprinting ناجحة، تم تحل.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التركيز الرئيسي لهندسة الأنسجة هو سد الفجوة بين نقص الأعضاء واحتياجات زرع من خلال تطوير بدائل بيولوجية قادرة على استعادة والحفاظ على، أو تحسين functio أنسجة الأم. وقد أدى هذا إلى تلفيق المباشر السقالات مع مجمع، هندسة الخارجية الصحيحة تشريحيا، ومراقبة دقيقة على مدى geometr الداخلية. bioprinting ثلاثي الأبعاد هو المنهجية المستخدمة لتوليد بنيات ثلاثية الأبعاد من مختلف الأحجام والأشكال من نموذج رقمي باستخدام approac طبقة تلو طبقة. تصنيع التركيبات الجزيئية الحيوية ثلاثية الأبعاد يلعب د.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من قبل الدعم الحكومي بموجب منحة رقم EPS-0903795 تمنحها المؤسسة الوطنية للعلوم، NIH NIDCR R01-DE019355 (MJY PI)، ومنح 8P20 GM103444 (YM PI).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
روبوت تحديد المواقع (JR2000 XYZ)Janome 
موزعات: SDAV Linear Drive SmartDispensersFishman Corporation
مستشعرات الضوء البصرية: الإزاحة Keyensce
: OD MiniSICK
إعادة تدوير حمام الماء: PolystatCole-ParmerEW-12122-02
كاميرات USB: Dino-Lite Premier 5MPAnMo Electrionics / YSC TechnologiesAD7013MT
متوافق مع الطابعة برنامج تصميم الكمبيوتر: JR-C PointsJanomeيأتي مع شراء Janome Robot
برنامج رسم التصميم بمساعدة الكمبيوتر: Visual PathBuilderRatioServيمكن تنزيله على: www.ratioserv.com/index.php/downloads
طابعة 3 سم مكعب محاقن: شركة فيشمان122051
22 G نصائح موزعشركة فيشمانZ520122 
كلوريد الكالسيوم ثنائي هيدراتسيجما ألدريتش10035-04-8
كلوريد الصوديومسيجما ألدريتش7647-14-5
جيلاتين لحم الخنزيرسيجما ألدريتش9000-70-8
ثاني أكسيد التيتانيومسيجما ألدريتش13462-67-7
البروتانال LF 20/40 الجينات (ألجينات الصوديوم)FMC BioPolymer9005-38-3
حمض الهيدروكلوريكسيجما-ألدريتش7647-01-0
الإيثيلين جلايكولMallinckrodt Baker، Inc9300-01
Sodium PeriodateSigma-Aldrich7790-28-5
hADSCLonzaPT-5006يحفظ في قوارير في النيتروجين السائل حتى الاستخدام.
Gibco Lifeمن Dulbecco المعدلة من Dulbecco11965-092دافئة في 37 درجة ؛ C الماء قبل الاستخدام.
التربسين / EDTALonzaCC-5012دافئ في 37 درجة ؛ C الماء قبل الاستخدام.
Calcein AMGibco Life TechnologiesC3100MPيخزن في الظلام عند -80 درجة ؛ ج حتى الاستخدام.
مجموعة فحص جدوى الثدييات الحية / الميتةInvitrogen Life TechnologiesL-3224يخزن في الظلام عند -80 درجة ؛ ج حتى الاستخدام.
MES هيدراتسيجما-ألدريتشM2933
N-هيدروكسي سوكسينيميدسيجما-ألدريتش130672
1-إيثيل (ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) كاربوديميد (EDC)سيجما ألدريتشE1769   ؛10 جرام
Dulbecco's Dulbecco المحلول الملحي المخزن بالفوسفات ، + الكالسيوم ، +تقنيات حياةالمغنيسيوم 14040133دافئة في 37 درجة ؛ C الماء قبل الاستخدام.
Dulbecco المملحية المخزنة بالفوسفات ، والكالسيوم ، والمغنيسيوم 14190144دافئة في 37 درجة ؛ C الماء قبل الاستخدام.
RGD الببتيداتالدولية الببتيدات Alexa
Fluor 546 Phalloidin StainInvitrogen Life TechnologiesA22283Store at -20 & deg; C حتى الاستخدام
(4 '، 6-Diamidino-2-Phenylindole، Dihydrochloride) (DAPI) StainLife TechnologiesR37606يخزن في -20 درجة ؛ ج حتى الاستخدام
ليزر تقنيات المتوسطة تقنيات

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Langer, R., Vacanti, J. P. Tissue Engineering. Science. 260 (5110), 920-926 (1993).
  2. Derby, B. Review: Printing and Prototyping of Tissues and Scaffolds. Science. 338 (6109), 921-926 (2012).
  3. Kachurin, A. M., et al. Direct-Write Construction of Tissue-....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Bioprinted Cellular ConstructsThree Dispenser PrinterHuman Adipose Tissue Stromal CellsOxidized RGD Conjugated Alginate Bio InkConfocal Microscopy AnalysisCell Viability Proliferation MigrationComputer Aided Design ManufacturingSolid Freeform Fabrication MethodSpatially Organized ConstructsReproducible Production Parameters

Related Articles