RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
وكانت النظير الغضاريف والجلد بيوبرينتيد باستخدام بيوينك نانوسيلولوسي-الجينات على أساس. كانت سيلولاريزيد في بيوينكس قبل الطباعة عن طريق وحدة خلط سلبي لخطوة واحدة. وقد عرضت بنيات سيلولاريزيد أن يكون موحدا وصلاحية عالية، ويحمل علامات إيجابية للتمايز.
بيوبرينتينج تقنية قوية للتصنيع السريع واستنساخه من بنيات للأنسجة التطبيقات الهندسية. في هذه الدراسة، كانت ملفقة النظير الغضاريف والجلد بعد بريسيلولاريزيشن بيوينك استخدام سلبية رواية خلط تقنية وحدة. ووضعت هذه التقنية بهدف تبسيط الخطوات التي تنطوي عليها خلط من تعليق خلية في بيوينك عالية لزوجة. حل خيوط المودعة من خلال بيوبرينتينج يستلزم ضمان التوحيد في توزيع الخلايا قبل الطباعة لتجنب ترسب المناطق دون خلايا أو الاحتفاظ بكتل الخلايا الكبيرة التي يمكن أن تسد الإبرة. نحن إثبات القدرة على سرعة مزيج تعليق خلية مع بيوينك قبل بيوبرينتينج النظير الغضاريف والجلد. يمكن استزراع كلا النظير الأنسجة لمدة تصل إلى 4 أسابيع. أثبت التحليل النسيجي بقاء الخلية وترسب من علامات محددة المصفوفة خارج الخلية (ECM) الأنسجة مثل الجليكوزامينوجليكان (الكمامات) والكولاجين وأنا على التوالي.
في السنوات الأخيرة، أصبحت التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد (3D) بيوبرينتينج متاحة للباحثين، وتسمح هذه التقنية أصبحت تستخدم على نطاق واسع لتصنيع النظير الأنسجة. بيوبرينتينج وعود لإحداث ثورة في البحوث الطبية الحيوية بتسهيل تصنيع الأنسجة المتعددة الأوجه بنيات سريع وقابل للتكرار. يضع جوهر التكنولوجيا بيوبرينتينج في القدرة على التحكم بدقة في ترسب المواد الحيوية (المعروفة باسم بيوينكس) في ثلاثة أبعاد. يسمح هذا جيل السقالات المعقدة مع مناطق متميزة من التراكيب مصفوفة والعوامل النشطة بيولوجيا، والخلايا التي يمكن إيجاز أدق بنية الأنسجة الأصلية.
وقد استخدمت بيوبرينتينج لتلفيق ثوابت للعديد من التطبيقات الأنسجة بما في ذلك الغضروف1والجلد2، العضلات3، وعظم4. هذه الأنسجة جذابة بيوبرينتينج بسبب بهم الجوهرية striated الصغرى-أبنية مناسبة للتذكير عن طريق ترسيب طبقة بطبقة. على وجه الخصوص، تمتلك الجلد5هيكل متعدد الطبقات محددة جيدا، ومناسبة للتصنيع من خلال تقنيات ترسيب طبقة بطبقة مثل بيوبرينتينج. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام بيوبرينتينج لإنشاء بنيات التي تملك أبعاد التشريحية اللازمة وعيب الأشكال لإصلاح الأنسجة. القدرة على توليد الحيوية مع المريض محددة الحجم والشكل6 يمكن البدء بمعالجة الطلب على إصلاحات جزئية للعديد من الأنسجة بما في ذلك سبيل المثال لا الحصر تشوهات العظام وتلف الغضروف، والآفات الجلدية القدر الذي يختلف من المريض للمريض.
في هذه الدراسة، كانت ملفقة اثنين النظير الأنسجة (الجلد والغضروف المفصلي) من خلال بيوبرينتينج بيوينكس بريسيلولاريزيد. ضمان كاف في مزج بيوينك مع تعليق خلية يمكن أن تكفل توزيع خلية موحدة مع المحافظة على بقاء الخلية يمكن أن يشكل تحديا. غالباً ما تكون عالية اللزوجة بيوينكس مناسبة بيوبرينتينج عن طريق البثق وتتطلب لذلك خلط واسعة النطاق لضمان مزيج متجانس. يمكن أن تحدث تحت ظروف قاسية خلط الضرر الميكانيكي للخلايا وتؤثر سلبا على استمرارية. وقد أظهرت الدراسات أن معظم موت الخلايا أثناء عملية الطباعة النافثة للحبر يحدث أثناء إعداد مثل خلط7،8. بينما خلط التقليدية مع الانفعالات9 قد تكون كافية للزوجة منخفضة بيوينكس مناسبة ل الطباعة النافثة للحبر10، خلط للخلايا في بيوينك لزوجة عالية أكثر ملاءمة لقذف بيوبرينتينج أكثر صعوبة. التصدي لهذه الحاجة، أصبح استخدام خلط فوهات أكثر شعبية للمزج بين بيوينكس أثناء عملية الطباعة11. هذه خلاطات أيضا تستخدم على نطاق واسع في البحوث ميكروفلويديكس حيث خلط السوائل مع انخفاض عدد رينولدز هو المهم12. تتيح الاستفادة من عملية خلط مستمرة مزيج تعليق خلية في بيوينك للتوحيد أثناء عملية الطباعة. ومع ذلك، منذ تعليق خلية تمتلك اللزوجة منخفضة مقارنة بيوينك، سوف تنشأ صعوبات في منع ترسب الخلايا أثناء الطباعة عملية9،،من1314. بدلاً من ذلك، قد خلط من الخلايا في بيوينك قبل الطباعة إلى معالجة هذه المسألة.
وللحد من موت الخلايا أثناء مزج في بيوينك، قمنا بتطوير تقنية تستند إلى وحدة خلط سلبي لمزج الخلايا في بيوينك في أقل عدد ممكن من الخطوات. خلط الفوضى التي تم إنشاؤها من خلال تدفق المواد عن طريق وحدة خلط غير كافية لتكاثر مزيج هذين العنصرين معا15،16. ووضع هذا الأسلوب أساسا لتبسيط المزج بين أي تعليق خلية مع أي بيوينك أي مناسبة لقذف بيوبرينتينج. تم تصغير عدد الخطوات في عملية خلط للقضاء على التباين المستخدم للمستخدم في الخلط. خطوات خلط المفرطة يمكن أن تكون مضيعة للوقت وغير قابل للتطبيق على جميع بيوينكس، لا سيما عندما يتعلق الأمر بالخلايا. الثانوية، ونحن تهدف إلى تطوير عملية خلط مكتفية ذاتيا الحفاظ على العقم وتقليل الخسائر في عينة.
في هذه المخطوطة، ندلل على المزج بين تعليق خلية مع بيوينك استخدام سلبية خلط تقنية وحدة يقلل من مناولة وينتج عنه توزيع خلية عالية الجدوى وموحدة. وتستخدم هذه بيوينكس بريسيلولاريزيد ثم إلى بيوبرينت بناء الغضروف أو الجلد مع واحد أو اثنين من أنواع الخلايا على التوالي التي تستزرع لمدة تصل إلى 6 أسابيع. بيوينك تستخدم هو مزيج من الجينات-نانوسيلولوسي، الذي سبق قد أظهرت مدى ملاءمتهم بيوبرينتينج1.
هذا البروتوكول يتبع المبادئ التوجيهية التي وضعتها لجنة أخلاقيات البحوث البشرية في جامعة تشالمرز.
ملاحظة: جميع الخطوات التي يتعين القيام بها داخل مجلس الوزراء السلامة الأحيائية عقيمة.
1-إعداد المواد الاستهلاكية، وبيوينك، والخلايا
2-خلط تعليق خلية وبيوينك
3-تحديد صلاحية الخلية باستخدام وحدة خلط خلط ملعقة اليدوي بالمقارنة
4-بيوبرينتينج النظير الغضروف مع نوع خلية مفردة
5-بيوبرينتينج النظير الجلد مع نوعين من الخلايا
النتائج في هذه المخطوطة تنقسم إلى قسمين. أولاً، وقد تم تحليل جدوى الخلية بعد خلط مع أسلوب الميكانيكية أو وحدة خلط السلبي. بعد ذلك، بنيات الغضاريف والجلد مثقف وتحليلها لعلامات نسيجية ذات الصلة.
وبدأ توزيع الخلايا متجانسة في كلتا الحالتين. ومع ذلك، قد عمل خلط باليد باستخدام ملعقة (الشكل 2ب) الفرق أكثر من الاختلاط مع وحدة خلط سلبي (الشكل 2). مدى وسرعة وتقنية خلط مع ملعقة يعتمد اعتماداً كبيرا على المستخدم. ومع ذلك، مزج الخلايا في بيوينك مع وحدة خلط سلبي توحد الاختلاط ويقلل التباين عبر دفعات. وعلاوة على ذلك، 30 و 60 و 90 s خلط الوقت مايو لن تكون كافية لخلط كمية كبيرة من الخلايا إلى كمية كبيرة من بيوينك. قد يكون من الضروري مزج أكثر صرامة من خلال خلط مع ملعقة. وبالمقارنة، الاستعانة بوحدة خلط سلبي أفضل يحافظ على نسبة خلط خلايا إلى بيوينك من خلال مزج ويضمن أن تتم خلط متجانسة. بالإضافة إلى ذلك، فقدان عينة مصدر قلق مع التقنيات التقليدية لخلط حيث يمكن تركها بيوينك في أطباق بتري، أنابيب، وأدوات خلط بسبب تلك اللزوجة العالية. بقاء الخلية كانت عالية بالنسبة لخلط مع وحدة خلط (> 90%) 1 أو 2 أو 3 مرات. عندما استخدمت وحدة خلط السلبي، مزج استغرق حوالي 1 دقيقة بمعدل بطيء ثابت مزج. بينما خلط مع ملعقة أظهرت جدوى عالية بعد الاختلاط ل 30 و 60 ثانية، أكبر من 90 s من خلط أدت إلى انخفاض كبير في جدوى مقارنة بالمجموعات الأخرى (77.9 ± 14 ٪، ف < 0.05) (الشكل 2ج). قد يكون هذا بسبب الاختلاط المفرط الذي يسبب الضرر للخلايا. الطويلة الأجل تلطيخ يعيش الميت بعد أيام 14 و 28 يوما من الثقافة يبين التكميلية الرقم 1. الخلايا تبدأ نشر يوم 14، وتنتشر في عالية قبل يوم 28، وتبين جدوى جيدة.
بعد الثقافة، حللت النظير أنسجة الغضاريف والجلد عن طريق الأنسجة. ويبين تحليل نيات غضروف في الأيام 0 و 14 و 28 زيادة في الكمية والتغطية من الكمامات كما يتبين من خلال وصمة الأزرق السيان (الشكل 3a-3_c). لاحظت غياب وصمة عار في اليوم 0، بينما في يوم 14 تلطيخ يقتصر على مواقع الدانية للخلايا. ومع ذلك، قبل يوم 28 من الثقافة، يتم العثور على الأزرق السيان في جميع أنحاء البناء، مما يدل على تشكيل تشوندروسيتيك إدارة المحتوى في المؤسسة. بيوبرينتيد الجلد بنيات حللت عن طريق تلطيخ نسيجية الكولاجين أنا استخدام ماسون وصمة عار تريتشرومي (الشكل 3د-3f). شبيه بنيات الغضاريف، أظهرت عينات اليوم 0 لا ترسيب الكولاجين. قبل 14 يوم من الثقافة، لوحظت رواسب كبيرة من الكولاجين حول الخلايا وعلى طول سطح بناء. هذا تواصل تعزيز يوم 28، حيث تم العثور على طبقات كثيفة من الكولاجين على سطح بناء وداخل الجزء الأكبر.

الشكل 1 : الخامل خلط نظام الوحدة. () حقنه 1 مل لتعليق خلية، (ب) 12 مل المحاقن مع بيوينك، (ج) الاستغناء عن وحدة، وحدة خلط السلبي (د)، (ه) ملء خرطوشة، والجمعية (f) حقنه بيوينك (1) وخلية تعليق المحاقن (2) في وحدة الاستغناء عن مرفق لوحدة خلط السلبي إلى نهاية كل من المحاقن (3)، (ز) المرفق الموصل بقفل اللوير أنثى والإناث (4) ومرفق لملء خرطوشة (5) يكمل في الجمعية، (ح ) ضغط وحدة صرف رئيس الوزراء خلط وحدة (6)، (أنا) الاستمرار في دفع إلى الأسفل في وحدة الاستغناء عن مزيج من تعليق خلية مع بيوينك والاستغناء عن إلى ملء خرطوشة (7). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 2 : الخلية صلاحية الصور والتحليل- صور الممثل تظهر حية (الأخضر) والليفية البشرية الميت (أحمر) بعد خلط مع السلبي خلط وحدة 1 أو 2 أو 3 مرات () أو ملعقة 30 أو 60، 90 ثانية (ب) والثقافة 3D لمدة يوم واحد. تظهر الصور في 4 X التكبير. وتبين أشرطة مقياس 200 ميكرومتر. (ج) بقاء متوسط النسبة المئوية للخلايا الليفية البشرية بعد الاختلاط مع السلبي خلط وحدة أو ملعقة والثقافة 3D لمدة يوم واحد. إظهار أشرطة الخطأ المعياري للوسط، * 0.005. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: ترسب محددة المصفوفة خارج الخلية الأنسجة. بنيات غضروف بيوبرينتيد الملون الجليكوزامينوجليكان استخدام السيان الأزرق في () اليوم 0، (ب) 14، و (ج) 28. الصور التي تم التقاطها في 5 X التكبير. بيوبرينتيد بنيات الجلد الملون للكولاجين الأول باستخدام تريتشرومي ماسون (د) اليوم 0، (ه) 14، و (و) 28. الصور التي تم التقاطها في 5 X التكبير. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

التكميلية رقم 1: "بقاء الخلية" في يوم 14 ()، ويوم 28 (ب). شريط مقياس 200 ميكرومتر، الأخضر يشير إلى العيش الخلايا، الأحمر يشير إلى خلايا ميتة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
مؤلفي هذه المخطوطة موظفا من شركة سيلينك.
وكانت النظير الغضاريف والجلد بيوبرينتيد باستخدام بيوينك نانوسيلولوسي-الجينات على أساس. كانت سيلولاريزيد في بيوينكس قبل الطباعة عن طريق وحدة خلط سلبي لخطوة واحدة. وقد عرضت بنيات سيلولاريزيد أن يكون موحدا وصلاحية عالية، ويحمل علامات إيجابية للتمايز.
المؤلفين قد لا شكر وتقدير.
| مجموعة STARTINK | مجموعة CELLINK | SK0001 | التي تحتوي على جميع العناصر الخاصة بإجراء CELLMIXER |
| مجموعة Live / Dead | KitLife Technologies | L3224 | Kit لتحليل صلاحية الخلية بعد خلط |
| ماسون Trichrome | Sigma Aldrich | HT15-1KT | Kit لتحليل ترسب الكولاجين الأول في بنيات |
| الجلد Alcian Blue | سيجما ألدريتش | < قوي > B8438-250ML < / strong> | Kit لتحليل ترسب الجليكوزامينوجليكان في الجلد يبنى |
| INKREDIBLE + الطابعة | الحيوية CELLINK | Gen1 + | المستخدمة في الدراسة |
| DMEM مع Glutamax | Thermofisher | 10566016 | Media لزراعة الخلايا 10 |
| ٪ مصل بقري الجنين | Thermofisher | A3160402 | Media مكمل |
| بنسلين ستربتومايسين | تقنيات الحياة | 15070063 | مكمل الوسائط |
| حل تصوير الخلية الحية | المكون | A14291DJ | يستخدم باستخدام المجهر المقلوب للتصوير الحي / الميت |
| يستخدم | مجهر | أوليمبوس | IX73 |
| كاميرا ملونة رقمية | تستخدمكاميرا مجهر | أوليمبوس | XC10 | المستخدمة
| برنامج التصوير cellSens | Olympus | n / a | برنامج مخزون مع المجهر |
| ImageJ | NIH | n / برنامج | تحليل الصور مفتوح المصدر |
| GraphPad Prism 7 | GraphPad | n / a | برنامج للتحليل الإحصائي |
| برنامج Slic3r (الإصدار 1.2.9) | Slic3r | n / a | برنامج مفتوح المصدر لتحويل ملف .stl إلى gcode |
| الابتدائي للبالغين بشري جلدي الخلايا الليفية | ATCC | PCS-201-012 | مصدر الخلية للأرومات الليفية |