يصف هذا البروتوكول تصنيع الميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على البولي (حمض اللاكتيك - كو غليكوليك) (HOPMs) عبر تقنية الموائع الدقيقة السطحية القائمة على صيغة مستحلب واحد. هذه الميكروسفير لها تطبيقات محتملة في هندسة الأنسجة وفحص الأدوية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول تصنيع الميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على البولي (حمض اللاكتيك - كو غليكوليك) (HOPMs) عبر تقنية الموائع الدقيقة السطحية القائمة على صيغة مستحلب واحد. هذه الميكروسفير لها تطبيقات محتملة في هندسة الأنسجة وفحص الأدوية.
بالمقارنة مع السقالات السائبة والحقن المباشر للخلايا وحدها ، اكتسبت الوحدات المعيارية القابلة للحقن اهتماما هائلا بإصلاح الأنسجة المعطلة، بسبب الراحة في تغليف الخلايا، وتحسين الاحتفاظ بالخلايا، والحد الأدنى من التوغل. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي التشكيل المسامي لهذه الناقلات الدقيقة إلى تعزيز التبادل المتوسط وتحسين مستوى العناصر الغذائية وإمدادات الأكسجين. توضح هذه الدراسة التصنيع المريح للميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على البولي (حمض اللاكتيك - كو غليكوليك) (PLGA-HOPMs) بواسطة تقنية الموائع الدقيقة السهلة لتطبيقات توصيل الخلايا. تمتلك PLGA-HOPMs أحادية التشتت الناتجة أحجام جسيمات ~ 400 ميكرومتر ومسام مفتوحة تبلغ ~ 50 ميكرومتر مع نوافذ متصلة. باختصار ، تم إدخال قطرات الزيت المستحلب (محلول PLGA في ثنائي كلورو الميثان ، DCM) ، ملفوفة بمرحلة الجيلاتين المائية 7.5٪ (w / v) ، في محلول مائي متعدد (كحول الفينيل) (PVA) متدفق باستمرار بنسبة 1٪ (w / v) من خلال الفوهة المحورية في إعداد الموائع الدقيقة المخصصة. وفي وقت لاحق، خضعت الميكروسفير لإجراءات استخراج المذيبات والتجفيد، مما أدى إلى إنتاج HOPMs. ومن الجدير بالذكر أن التركيبات المختلفة (تركيزات PLGA والبوروجين) ومعلمات المعالجة (قوة الاستحلاب ، ومقياس الإبرة ، ومعدل تدفق الطور المشتت) تلعب أدوارا حاسمة في صفات وخصائص PLGA HOPMs الناتجة. علاوة على ذلك، قد تغلف هذه البنى العديد من الإشارات الكيميائية الحيوية الأخرى، مثل عوامل النمو، لاكتشاف الأدوية الموسعة وتطبيقات تجديد الأنسجة.
توفر الميكروسفير المحملة بالخلايا مزايا مواتية ، مثل تعزيز قدرة الاحتفاظ بالخلايا في الموقع ، والتسليم الفعال للخلايا ، والقدرة اللاحقة على تكاثر الخلايا في الجسم الحي1. حتى الآن ، تم طرح العديد من التحقيقات لتطوير هيكل سقالات ناجح لدعم بيئة مواتية للخلايا لتجديد الأنسجة أو تطبيقات فحص الأدوية2. ومع ذلك ، فإن بيئة نقص الأكسجة غالبا ما تكون حتمية في المناطق الداخلية بسبب عدم كفاية إمدادات العناصر الغذائية / الأكسجين وتراكم النفايات الأيضية3. للتغلب على هذه المشاكل ، تم تطوير الميكروسفير المسامي للغاية (PMs) باستخدام مواد حيوية مختلفة4،5،6. بالإضافة إلى ذلك ، في الثقافة الديناميكية ، تعاني السقالات من إجهاد القص المفرط7 ، وقد تكسر الحالة غير المستقرة لوسط الاستزراع إخلاص PMs. بدلا من ذلك ، يمكن استخدام poly (حمض اللاكتيك - co-glycolic) (PLGA) لمعالجة PMs بقوة ميكانيكية جيدة للثقافة الديناميكية1. على سبيل المثال ، أظهرنا الحقن المشترك للفأر myoblast (C2C12) المحمل ب PLGA PMs (HOPMs) والخلية البطانية الوريدية السري البشرية (HUVEC) المحملة بالبولي (الإيثيلين غليكول) المجوفة لعلاج فقدان العضلات الحجمي ، وتحقيق تحسن ملحوظ في تجديد العضلات الهيكلية في الموقع 8.
والجدير بالذكر أن PMs تتميز بمساحات سطحية كبيرة ومساميات عالية ، وهو أمر ذو أهمية خاصة لالتصاق الخلايا ونموها نحو توصيل الخلايا طفيفة التوغل9. في ضوء هذه الجوانب ، تم استخدام العديد من المواد المتوافقة بيولوجيا لتصنيع PMs10,11. توفر هذه PMs القابلة للتصميم والمزروعة بالخلايا التصاق ممتاز ، وقوة ميكانيكية كبيرة ، ونوافذ مترابطة للغاية ، والتي يمكن أن تحسن تكاثر الخلايا لإصلاح الأنسجة التالفة12. في هذا الصدد ، تم تطوير تقنيات مختلفة أيضا لتصنيع المجالات المسامية13,14. من ناحية ، تم إنتاج PMs باستخدام عوامل تشكيل الغاز ، مثل NH4HCO3 ، والتي تم تقييدها بسبب عدم كفاية الترابط15،16،17. من ناحية أخرى ، تم قص PMs مباشرة بعد الاستحلاب ، مما أدى إلى PMs18 متعدد التشتت. في النهاية ، ربما تكون تقنية الموائع الدقيقة القطيرة القائمة على نهج الاستحلاب طريقة فعالة لبناء PMs ، لأنها غالبا ما تؤدي إلى جزيئات موحدة الحجم19. والجدير بالذكر أن السمات المورفولوجية للميكروسفير غالبا ما تعتمد على جودة قطرات المستحلب المتولدة (أي الماء في الزيت ، W / O ، أو الزيت في الماء ، O / W) ، والتي قد تؤثر بشكل كبير على سمات المواد الحيوية20. تجدر الإشارة إلى أنه يمكن تطبيق منصة الموائع الدقيقة المصممة مسبقا لتوليد الألياف الدقيقة أو الميكروسفيرات. في إحدى الحالات ، أظهر Yu et al. إنتاج هياكل ليفية دقيقة محملة بالخلايا تعتمد على منصات الموائع الدقيقة القائمة على الشعيرات الدموية ، والتي يمكن استخدامها لتجميع الشبكات الخلوية لمحاكاة الأنسجة الطبيعية21. وفي حالة أخرى، قام يي وآخرون بتصنيع كبسولات ميكروكبسولات بلورية فوتونية عن طريق تكرار القالب لخرز الكريستال الغروي السيليكا من خلال تكنولوجيات الموائع الدقيقة، والتي يمكن أن تتغلب على العديد من القيود المفروضة على التقنيات الحالية التي تتطلب وضع علامات معقدة وأجهزة محددة22.
والواقع أن الأساس المنطقي وراء استخدام هذه التقنية يرجع إلى مزايا مختلفة، مثل كونها سهلة في طبيعتها، ولا تتطلب معدات متطورة، وملاءمتها في توليف أجهزة إدارة المشاريع موحدة الحجم لتوصيل الخلايا وتطبيقات الطب التجديدي. في هذا السياق ، مع المكونات المصممة مسبقا لمحاكاة المستحلب ، يمكن الحصول على PMs ذات المساميات العالية والترابط بسهولة من جهاز microfluidic تم تجميعه من أنابيب poly (vinyl chloride) (PVC) ، والشعيرات الدموية الزجاجية ، وإبرة. يتم تحضير سلائف مستحلب W/O عن طريق تجانس محلول مائي من الجيلاتين ومحلول عضوي من PLGA. من خلال حقن الجزء القابل للتطبيق من المستحلب بشكل انتقائي في منصة الموائع الدقيقة ، يتم تصنيع PMs ذات أحجام الجسيمات الموحدة والمسام المترابطة في جميع أنحاء السطح إلى الداخل. يهدف هذا البروتوكول إلى تصنيع PLGA-HOPMs عن طريق الاستحلاب في منصة الموائع الدقيقة. ويعتقد أن هذا البروتوكول يسمح بإنتاج PLGA-HOPMs قابل للتكرار ومن المحتمل أن يكون قابلا للتطبيق في المجالات ذات الصلة بهندسة الأنسجة وفحص الأدوية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد الحلول
2. رذاذ جهاز الموائع الدقيقة تجميع وتصنيع PLGA-HOPMs
ملاحظة: يتم سرد العناصر الاستهلاكية المطلوبة لهذا التجميع في جدول المواد.
3. تصوير المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)
4. زراعة الخلايا والتصوير الفلوري
ملاحظة: تم استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة لنخاع عظم الفئران (BMSCs) لهذا العمل. تم الحصول على الخلايا من مصدر تجاري (انظر جدول المواد).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
استنادا إلى العمل السابق الذي حسن المعلمات الرئيسية1 ، تم إذابة PLGA في مذيب DCM القابل للتبخر. تم تحضير مستحلب W / O الأساسي عن طريق التجانس مع الجيلاتين تحت معالجة المسبار بالموجات فوق الصوتية. تم تجميع الهيكل الموائع المخصص للتدفق المشترك بشكل مبسط ، حيث تم استخدام حقنة لإدخال التدفقات باستمرار. وعلاوة على ذلك، نفذت إجراءات شطف كافية للقضاء على PVA والجيلاتين من الميكروسفير PLGA (الشكل 1 ألف، الشكل التكميلي 1 ألف وباء). في وقت لاحق ، لوحظت السمات ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توضح هذه المقالة استراتيجية فعالة لتصنيع البنى المستندة إلى PLGA، وهي PLGA-HOPMs. تجدر الإشارة إلى أنه يجب اتخاذ العديد من الخطوات الحاسمة بعناية ، بما في ذلك تجنب تطاير المذيبات من PLGA والتعديل اللطيف للطاقة فوق الصوتية إلى الموضع المستهدف أثناء إعداد المستحلب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل المخرج السائل لمحقنة 20 مل إلى حد ما لحل الفصل المرحلي للسلائف المستحلبة. ومع ذلك ، فإن القيد هو أنه نظرا لأن حالة البوروجين تتأثر بدرجة الحرارة البيئية ، فقد يكون استقرار المستحلب غير مرغوب فيه. معا ، يمكن للتجميع المريح لمنصة المو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تعترف SCL و YW و RKK و AZC بالدعم المالي المقدم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC و 32071323 و 81971734 و U1605225) وبرنامج فريق البحث المبتكر في العلوم والتكنولوجيا في جامعة مقاطعة فوجيان. لم تكن YSZ مدعومة بأي من هذه البرامج ولم تتلق مدفوعات من أي نوع ؛ بدلا من ذلك ، يتم الاعتراف بالدعم المقدم من معهد بريغهام للأبحاث.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أنبوب الطرد المركزي | Solarbio ، بكين ، الصين | 5 مل و 50 مل (عقم) | |
| الفحص المجهري بالليزر متحد البؤر | Leica ، Wetzlar ، ألمانيا | TCS SP8 | |
| ثنائي كلورو الميثان | Sinopharm Chemical Reagent Co.، Ltd ، شنغهاي ، الصين | 20161110 | |
| إبرة الاستغناء | Kindly ، شنغهاي ، الصين | 26 G ، ID: 250 & mu ؛ م ، OD: 460 مو ؛ م | |
| DMEM / F-12 | Gibco. شركة Life Technologies Corporation ، كالسباد ، الولايات المتحدة الأمريكية | 15400054 | DMEM / F-12 50/50 ، 1x (Dulbecco's Mod. من Eagle's Medium / Ham's F12 50/50 Mix) مع L-glutamine |
| Ethyl الكحول | Sinopharm Chemical Reagent Co.، Ltd ، شنغهاي ، الصين | 20210918 | الدرجة البحثية |
| حمض إيثيل إنديامين تترا أسيتيك (EDTA) - التربسين | للصناعات البيولوجية ، كيبوتس بيت هيمك ، إسراء | تريبسين (0.25٪) ، EDTA (0.02٪) مصل | |
| الأبقار الجنيني (FBS) | البيولوجية ، كيبوتس بيت هيمك ، إسراء | ||
| مجفف التجميد | البحثية بيلون ، شنغهاي ، الصين | FD-1B-50 | |
| الجيلاتين | Sigma-Aldrich Co. Ltd ، سانت لويس ، الولايات المتحدة الأمريكية | الكثير # SZBF2870V | من جلد الخنازير ، لوحة |
| سفلية زجاجية | النوع A Biosharp ، Hefei ، الصين | BS-15-GJM ، 35 مم | |
| زجاج شعري | هواو ، جيانغسو ، الصين | 0.9-1.1 & مرات ؛ 120 مم | |
| شاكر الحاضنة | Zhicheng ، شنغهاي ، الصين | ZWYR-200D | |
| مجموعة صور الخلايا الميتة الحية | Solarbio ، بكين ، الصين | 60421211112 | مضان أخضر في الخلايا الحية (ex / em 488 نانومتر / 515 نانومتر). التألق الأحمر في الخلايا الميتة (ex / em 570 نانومتر / 602 نانومتر) |
| جهاز طرد مركزي منخفض السرعة | شيانغي ، هونان ، الصين | TD5A | |
| Magnetron Sputter | Riye الكهربائية المحدودة ، سوتشو ، الصين | MSP-2S | |
| مضخة حقن Microflow | هارفارد ، هوليستون ، الولايات المتحدة الأمريكية | مضخة هارفارد 11 بالإضافة إلى | |
| البنسلين الستربتومايسين | للصناعات البيولوجية ، كيبوتس بيت هيمك ، إسراء | 2135250 | |
| الصف الفوسفات مخزن الملح (PBS) Servicebio | Technology Co.، Ltd. ووهان ، الصين | GP21090181556 | PBS 1x ، درجة الثقافة ، لا الكالسيوم ، لا المغنيسيوم |
| بولي (اللاكتيك-co< / em>-glycolic acid) | Sigma-Aldrich Co. Ltd, St. Louis, USA | lot # MKCF9651 | 66 & ndash; 107 كيلو دالتون ، اللاكتيد: جليكوليد 75:25 |
| بولي (كحول فينيل) شركة | سيجما ألدريتش المحدودة ، سانت لويس ، الولايات المتحدة الأمريكية | الكثير # | MKCK4266 13-13 كيلو دالتون ، 98٪ أنبوب PVC متحلل |
| شينشن ، شنغهاي ، الصين | القطر الداخلي ، المعرف: 1 مم | ||
| الخلايا الجذعية لنخاع العظم الجرذ | Procell ، ووهان ، الصين | ||
| المجهر الإلكتروني المسح | الضوئي Phenom نقي ، أيندهوفن ، هولندا | اضبط جهد التسارع عند 5 كيلو فولت | |
| سيرين للأغراض الطبية | Kindly ، شنغهاي ، الصين | 5 مل و 50 مل (مع الإبرة) | |
| حمام مائي درجة الحرارة | Mingxiang ، شنتشن ، الصين | 36 W | |
| محول | Riye الكهربائية المحدودة ، سوتشو ، الصين | SZ-2KVA | |
| قواطع الخلايا بالموجات فوق الصوتية | JY 92-IID ، Scientz ، Ningbo ، الصين | JY 92-IID | |
| الأشعة فوق البنفسجية علاج الغراء | Zhuolide ، فوشان ، الصين | D-3100 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.