1. توليف JBNts
- تحضير مونومر JBNt باستخدام الطرق المنشورة سابقا ، والتي تنطوي على توليف مجموعة متنوعة من المركبات12.
- تنقية مونومر JBNt الخام بعد تصنيعه باستخدام كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC) باستخدام عمود الطور العكسي. استخدم المذيب A: 100٪ ماء ، والمذيب B: 100٪ acetonitrile ، والمذيب C: محلول ماء HCl مع درجة الحموضة = 1. استخدم معدل تدفق 3 مل / دقيقة. جمع أكبر قمة تم الحصول عليها في HPLC في 7.2 دقيقة.
2. تصنيع JBNt / Matn1 / TGF-β1 (فيديو 1)
ملاحظة: يظهر الفيديو 1 أن JBNm عبارة عن مادة صلبة قابلة للحقن تشكلت في بيئة فسيولوجية (محلول مائي ، بدون ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، لا إضافات كيميائية ، ولا تدفئة) ، وهي أيضا مستوحاة بيولوجيا.
- أضف 8 ميكرولتر من 1 ملغم / مل TGF-β1 معلقة في H 2 O إلى32 ميكرولتر من 1 ملغ / مل ماتريلين-3 معلقة في H2O. مابيت لضمان الخلط السليم لهذه البروتينات.
- أضف 80 ميكرولتر من 1 ملغم/مل من JBNts معلقة في H2O إلى محلول TGF-β1/matrilin-3. ماصة بشكل متكرر لضمان المزج السليم. يمكن ملاحظة وجود اللبد الأبيض مباشرة بعد إضافة JBNts ، مما يشير إلى تكوين JBNm (فيديو 1).
3. مراقبة العينات مع امتصاص الأشعة فوق البنفسجية المرئية (UV-Vis)
ملاحظة: تمت دراسة أطياف امتصاص UV-Vis لتوصيف تجميع JBNm. تم تحليل هذا القياس لأربع فئات: JBNts وحدها ، و matrilin-3 وحدها ، و TGF-β1 وحدها ، و JBNm الكامل طبقة تلو الأخرى ، والتي تتكون من جميع الأجزاء الثلاثة. يتم تعليق جميع التركيزات الأولية في H2O.
- بالنسبة لمجموعة JBNt ، أضف 5 ميكرولتر من 1 مجم / مل JBNts إلى 50 ميكرولتر من H2O لصنع محلول 90.9 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة matrilin-3 ، أضف 40 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 15 ميكرولتر من H2O لصنع محلول 7.3 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة TGF-β1 ، أضف 10 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1 إلى 45 ميكرولتر من H2O لصنع محلول 1.8 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة JBNm ، أضف 40 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 10 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1. قم بالتحريض لضمان الخلط السليم ، ثم أضف 5 ميكرولتر من 1 ملغ / مل JBNts إلى المحلول ، وسحب السحب بشكل متكرر لخلط العينة.
- باستخدام مقياس الطيف الضوئي ، قم بقياس طيف الامتصاص لكل مجموعة.
4. قياس زيتا المحتملة للعينات
ملاحظة: تم تحليل إمكانات زيتا للتنبؤ بشكل أفضل بكيفية تفاعل JBNm مع الأنسجة الحية . تم قياس ثلاث مجموعات: matrilin-3 وحدها ، matrilin-3 مع TGF-β1 ، و JBNm الكامل طبقة تلو الأخرى.
- بالنسبة لمجموعة matrilin-3 ، أضف 160 ميكرولتر من 10 mg / mL matrilin-3 إلى 640 μL من H2O لصنع محلول 800 μL.
- بالنسبة لمركب matrilin-3/TGF-β1، أضف 160 ميكرولتر من 10 ميكروغرام/مل ماتريلين-3 إلى 40 ميكرولتر من 10 ميكروغرام/مل TGF-β1. ماصة مرارا وتكرارا لضمان التجانس السليم. ثم أضفه إلى 600 ميكرولتر من H2O مما أدى إلى محلول 800 ميكرولتر.
- بالنسبة لمجموعة JBNm ، أضف 160 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 40 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1. ماصة عدة مرات لخلط البروتينات. ثم أضف 20 ميكرولتر من 1 ملغم / مل JBNts إلى المحلول وماصة لضمان التجانس. أخيرا ، أضف محلول JBNm إلى 580 ميكرولتر من H2O لإنتاج محلول 800 ميكرولتر.
- قم بقياس قيم زيتا المحتملة للمجموعات الثلاث.
5. تحضير مصفوفة نانو JBNt/matrilin-3 للمجهر الإلكتروني الناقل (TEM)
ملاحظة: يتم إجراء توصيف TEM لتوصيف مورفولوجيا JBNts و JBNm.
- أدخل شبكتين في منظف البلازما لتنظيف الشبكات بشكل صحيح قبل التلطيخ السلبي ل JBNts و JBNm وفقا للبروتوكولات المنشورة وبروتوكولات الشركة المصنعة12.
- قم بإنشاء محلول JBNt 200 ميكروغرام / مل عن طريق خلط 10 ميكرولتر من 1 ملغ / مل JBNts مع 40 ميكرولتر من الماء المقطر.
- امزج 30 ميكرولتر من 100 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 مع 20 ميكرولتر من 100 ميكروغرام / مل TGF-β1 وماصة عدة مرات. أضف 10 ميكرولتر من 1 ملغم/مل من JBNts إلى خليط matrilin-3/TGF-β1 لإعداد عينة JBNm. مرة أخرى ، ماصة مرارا وتكرارا.
- أضف 3 ميكرولتر من محلول JBNt (200 ميكروغرام / مل) و 3 ميكرولتر من محلول JBNm على شبكات منفصلة ، واتركها لمدة 2 دقيقة.
- شطف كل شبكة مع 100 ميكرولتر من محلول خلات اليورانيل (0.5 ٪). استخدم أوراق الترشيح لإزالة المحلول الزائد والسماح للشبكات بالجفاف في الهواء.
- تشغيل المجهر الإلكتروني الناقل لمراقبة العينات وتوصيفها بشكل صحيح ، كما هو منشور سابقا11,12.
6. قياس أطياف الامتصاص للبروتينات ذات العلامات الفلورية
ملاحظة: يتم التحقق من بنية JBNm من خلال مراقبة هياكل JBNm مع التحليل الطيفي للامتصاص.
- قم بتسمية TGF-β1 باستخدام مجموعة ملصقات البروتين باتباع تعليمات الشركة المصنعة. أضف 20 ميكرولتر من 20 ميكروغرام / مل تحمل علامة TGF-β1 إلى 25 ميكرولتر من H2O لإنشاء حل اختبار 8.9 ميكروغرام / مل.
- قم بتسمية matrilin-3 باستخدام مجموعة ملصقات منفصلة. أضف 20 ميكرولتر من 80 ميكروغرام / مل من ماتريلين-3 إلى 25 ميكرولتر من H2O لصنع محلول اختبار 36 ميكروغرام / مل.
ملاحظة: أدى وسم صبغة الفلورسنت ل TGF-β1 إلى تركيز نهائي قدره 20 ميكروغرام/مل، في حين أدى وسم الماتريلين-3 إلى تركيز نهائي قدره 80 ميكروغرام/مل.
- امزج 20 ميكرولتر من 80 ميكروغرام / مل من ماتريلين-3 مع 20 ميكرولتر من 20 ميكروغرام / مل تحمل علامة TGF-β1 و 5 ميكرولتر من H2O ، مما أدى إلى مركب TGF-β1 / matrilin-3 المسمى . ماصة الخليط عدة مرات للخلط.
- أضف 5 ميكرولتر من 1 ملغم / مل JBNts إلى 40 ميكرولتر من H2O ، مما أدى إلى محلول 111 ميكروغرام / مل.
- أضف 20 ميكرولتر من 20 ميكروغرام / مل تحمل علامة TGF-β1 إلى 20 ميكرولتر من 80 ميكروغرام / مل تحمل علامة matrilin-3 وماصة عدة مرات. أضف 5 ميكرولتر من 1 ملغم / مل JBNts إلى محلول TGF-β1 / matrilin-3 المسمى ، وماصة بشكل متكرر لخلط المركب بشكل صحيح.
ملاحظة: كانت التركيزات النهائية لعينات JBNt، المسماة TGF-β1، وعينات matrilin-3 المسماة 111 ميكروغرام/مل، و8.9 ميكروغرام/مل، و36 ميكروغرام/مل، على التوالي.
- انقل كل مجموعة عينة (أي TGF-β1 (الخطوة 6.1) ، و matrilin-3 (الخطوة 6.2) ، ووصفت TGF-β1 / matrilin-3 (الخطوة 6.3) ، و JBNts (الخطوة 6.4) ، و JBNm (الخطوة 6.5)) إلى بئرها الخاص من لوحة سوداء ذات 384 بئرا.
- قم بتحميل اللوحة السوداء ذات ال 384 بئرا في قارئ الصفائح الدقيقة متعدد الأوضاع وخذ قياسات بأطوال موجية مثيرة تبلغ 488 نانومتر و 555 نانومتر وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
7. في المختبر اختبار الوظيفة البيولوجية
- اختبار التصاق الخلايا على الغطاءغرف الزجاجية المطلية مسبقا
- قم بإعداد نظارتين من الأغطية مع خمس مجموعات من العينات ، حيث يتم استخدام غطاء واحد لكل نوع من أنواع الخلايا.
- أضف 1.25 ميكرولتر من 1 ملغم / مل JBNts إلى 198.75 ميكرولتر من الماء المقطر ، مما أدى إلى محلول 6.25 ميكروغرام / مل.
- أضف 10 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 190 ميكرولتر من الماء المقطر ، مما يؤدي إلى 0.5 ميكروغرام / مل.
- أضف 2.5 ميكرولتر من 10 ميكروغرام/مل TGF-β1 إلى 197.5 ميكروغرام/مل من الماء المقطر، مما يؤدي إلى محلول 0.125 ميكروغرام/مل.
- بالنسبة لمجموعة JBNm ، أضف 10 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 2.5 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / mLTGF-β1 وماصة مرارا وتكرارا. أضف 1.25 ميكرولتر من JBNts بتركيز 1 ملغم/مل إلى محلول الخليط والماصة. وأخيرا، أضف 186.25 ميكرولتر من الماء المقطر لينتج عنه محلول JBNm سعة 200 ميكرولتر.
- بالنسبة للمجموعة الضابطة ، استخدم 200 ميكرولتر من الماء المقطر.
- أضف كل مجموعة عينة إلى بئرها الخاص من زجاج الغلاف رقم 1.5 ذو الحجرات. ضع الغطاء الزجاجي في ثلاجة -80 درجة مئوية لمدة 1 ساعة ، ثم قم بتجميده وتجفيفه باستخدام أداة lyophilizer.
- زرع الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية (hMSCs) والخلايا الغضروفية البشرية (10000 خلية لكل بئر) في كل بئر من نظارات الغلاف المحضرة.
- احتضن نظارتي الغطاء لمدة 4 ساعات في حاضنة 37 درجة مئوية. ثم ، استطلع وسط زراعة الخلايا وشطفه مرتين باستخدام PBS.
- إصلاح الخلايا مع 4٪ بارافورمالديهايد لمدة 5 دقائق، ومن ثم إزالة وشطف العينات مع PBS. شطف العينة مرة ثانية لإزالة 4٪ بارافورمالديهايد تماما.
- احتضان الخلايا مع 100 ميكرولتر من 0.1 ٪ Triton-X لمدة 10 دقائق وغسلها مع PBS. أضف 100 ميكرولتر من 0.165 ميكرومتر من الرودامين-فالويدين إلى كل بئر. انتظر لمدة 30 دقيقة ثم اغسلها باستخدام PBS مرة أخرى.
- أضف 0.1 ميكروغرام / مل DAPI إلى كل بئر لتلطيخ النوى. انتظر لمدة 5 دقائق وشطف الآبار باستخدام PBS مرتين.
- استخدم المجهر الطيفي البؤري لمراقبة مورفولوجيا الخلية والتقاط الصور الفلورية.
- علاوة على ذلك ، قم بتحليل رقم الخلية والمورفولوجيا باستخدام برنامج معالجة الصور. افتح البرنامج وقم بتحميل الصور. أضف شريط مقياس وقم بمعايرة البرنامج. احسب عدد الخلايا في منطقة معينة لكل عينة. ثم استخدم أداة القياس لجمع البيانات حول مورفولوجيا الخلية لكل عينة.
- تكاثر الخلايا
- قم بإعداد ثلاث صفائح غير معالجة من 96 بئرا ، مع إضافة خمس مجموعات من العينات إلى كل منها.
- بالنسبة لمجموعة JBNt ، أضف 3.75 ميكرولتر من 1 mg / mL JBNts إلى 596.25 μL من الماء المقطر ، مما أدى إلى محلول JBNt 600 ميكرولتر بتركيز 6.25 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة TGF-β1 ، أضف 7.5 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1 إلى 592.5 ميكرولتر من الماء المقطر ، مما أدى إلى محلول اختبار 0.125 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة matrilin-3 ، أضف 30 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 570 ميكرولتر من الماء المقطر ، مما أدى إلى محلول اختبار 0.5 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة JBNm ، امزج 7.5 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1 مع 30 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 وماصة عدة مرات ، تليها إضافة 3.75 ميكرولتر من 1 ملغ / مل JBNts إلى المحلول.
- قم بتخفيف محلول JBNm باستخدام 558.75 ميكرولتر من الماء المقطر للحصول على التركيزات النهائية البالغة 6.25 ميكروغرام / مل ، و 0.125 ميكروغرام / مل ، و 0.5 ميكروغرام / مل ، على التوالي ، لعينات JBNt و TGF-β1 و matrilin-3.
- بالنسبة للمجموعة الضابطة ، استخدم 600 ميكرولتر من الماء المقطر.
- قسم كل مجموعة عينة إلى ستة آبار (عينة 100 ميكرولتر لكل بئر).
- ضع الألواح الثلاثة التي تحتوي على جميع العينات في ثلاجة -80 درجة مئوية لمدة 1 ساعة ثم جففها بالتجميد باستخدام أداة التجفيد.
- بذور hMSCs على هذه الصفائح ، يتلقى كل منها تعليق خلية 100 ميكرولتر (لكل بئر) يحتوي على 5000 خلية. احتضن اللوحات الثلاث عند 37 درجة مئوية لمدة 1 يوم أو 3 أيام أو 5 أيام عند 5٪ CO2.
- أضف 10 ميكرولتر من محلول CCK-8 إلى كل بئر مع الخلايا واحتضنه عند 37 درجة مئوية لمدة 2 ساعة أخرى.
- قم بقياس قيم الامتصاص لكل بئر باستخدام قارئات الصفائح الدقيقة متعددة الأوضاع عند 450 نانومتر.
- زرع تدرج معروف من hMSCs على صفيحة 96 بئر وحضانة لمدة 4 ساعات. استخدم فحص CCK-8 لقياس قيم امتصاص العدد المعروف من الخلايا وإنشاء منحنى قياسي.
- احسب تكاثر الخلايا باستخدام منحنى معيار الامتصاص.
- اختبار الثبات
ملاحظة: تم استخدام مجموعة ELISA البشرية المستهدفة TGF-β1 لتحديد النسبة المئوية لإطلاق TGF-β1 من JBNm في هيدروجيل الأغاروز.- تحضير 2٪ من الأغاروز عن طريق إضافة 400 ملغ من مسحوق الأغاروز إلى 20 مل من PBS وتسخينه حتى 100 درجة مئوية لإذابة مسحوق الأغاروز تماما.
- تحضير JBNm داخل هيدروجيل الأغاروز المبرد بنسبة 2٪.
- الجمع بين 10 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1 ، 40 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 ، 5 ميكرولتر من 1 ملغ / مل JBNts ، و 195 ميكرولتر من PBS. امزج هذا المحلول مع 250 ميكرولتر من 2٪ من الأغاروز ، مما يخلق هيدروجيل JBNm.
- أضف 500 ميكرولتر من PBS ، واستخدمه كحل للإصدار ، وتأكد من تغييره كل 3 أيام. احتفظ بكل حل تم إصداره ، واترك العينة تجلس لمدة 15 يوما.
- استخدم مجموعة ELISA لاختبار كل حل من حلول الإصدار التي تم التقاطها ، باتباع تعليمات الشركة المصنعة.
ملاحظة: بطرح كمية TGF-β1 الصادرة في PBS من قيمة التحميل النظرية البالغة 100٪، يمكن تحديد الكمية المتبقية من TGF-β1.
- تحليل تمايز الخلايا باستخدام PCR26.
- قم بإعداد سبع مجموعات من العينات مع كل عينة تحتوي على 20 ميكرولتر من تعليق الخلايا (4 × 104 خلايا) ، و 30 ميكرولتر من المحلول المحدد (أو PBS ، اعتمادا على مجموعة العينة) ، و 50 ميكرولتر من 2 وزن ٪ من الأغاروس.
- بالنسبة لمجموعة TGF-β1 ، أضف 5 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1 إلى 25 ميكرولتر من PBS ، مما أدى إلى حل 1.6 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة matrilin-3 ، أضف 20 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 10 ميكرولتر من PBS ، مما أدى إلى محلول 6.7 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة JBNt ، أضف 2.5 ميكرولتر من 1 mg / mL JBNts إلى 27.5 μL من PBS ، مما أدى إلى محلول 83.3 ميكروغرام / مل.
- بالنسبة لمجموعة J / T / M JBNm ، أضف 10 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل ماتريلين-3 إلى 5 ميكرولتر من 10 ميكروغرام / مل TGF-β1 وماصة لأعلى ولأسفل لخلط المحلول. ثم أضف 2.5 ميكرولتر من 1 ملغم / مل JBNts وماصة مرة أخرى. أخيرا ، تمييع مع 2.5 ميكرولتر من PBS.
- لكل مجموعة تحكم ، استخدم 30 ميكرولتر من PBS كعينة.
- أضف 0.5 مل من وسط زراعة الخلايا إلى كل بئر ، مع التأكد من استبداله كل 3 أيام.
- بالنسبة لمجموعة التحكم الإيجابية ، استخدم وسيطا غضروفيا hMSC متاحا تجاريا يحتوي على TGF-β1 مضاف. هذا TGF-β1 الإضافي يساوي المبلغ في كل من مجموعات TGF-β1 و J / T / M JBNm.
- بالنسبة لإحدى مجموعات التحكم السلبية، استخدم وسيطا غضروفيا تجاريا hMSC لا يحتوي على TGF-β1. بالنسبة لمجموعة التحكم السلبية الأخرى ، استخدم وسيط زراعة خلايا DMEM يحتوي على 10٪ من مصل البقر الجنيني (FBS).
- لكل مجموعة أخرى ، استخدم وسيطا تجاريا لزراعة الخلايا الغضروفية hMSC بدون TGF-β1.
- استزرع العينات لمدة 15 يوما.
- استخراج الحمض النووي الريبي للعينات وإجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لدراسة تمايز العينات كما هو موضح سابقا26.
- التلطيخ المناعي لفحص تعبير الكولاجين من النوع X
- قم بإعداد سبع عينات قائمة على الأغاروز بنفس طريقة تمايز الخلايا مع قسم طريقة PCR (الخطوة 7.4).
- استزرع العينات لمدة 15 يوما.
- إصلاح العينات مع 4 ٪ الفورمالديهايد لمدة 1 يوم ، نقع في محلول السكروز 30 ٪ بين عشية وضحاها ، ثم تجميد بين عشية وضحاها في -80 درجة مئوية مع النيتروجين السائل. قم بإصلاح العينات باستخدام كاشف مركب درجة حرارة القطع الأمثل (OCT) ، وهو مزيج من الجليكولات والراتنجات القابلة للذوبان في الماء ، عند -10 درجة مئوية.
- قم بتشغيل ميكروتوم كريوستات للحصول على أقسام مجمدة بسماكة 20 ميكرومتر من كل عينة.
- قم بتلطيخ كل قسم بجسم مضاد مضاد للكولاجين X مع تخفيف 1:800 وجسم مضاد ثانوي يحمل علامة الفلورسنت المخفف باستخدام PBS ، وفقا لبروتوكولات الشركة المصنعة.
- راقب كل قسم باستخدام مجهر بؤري ، باستخدام إثارة 488 نانومتر وتكبير 40x على العين.