微流控生物工程血管化组织和细胞器解体

Summary

我们提供一种基于微流控生物战略工程 microfibrous 血管床，在二次电池类型可以进一步播种进入这 microfibrous 结构来生成血管的组织和细胞器解体的间隙空间的广义的协议。

Abstract

工程血管化的组织构造和细胞器解体以来历史上具有挑战性。在这里，我们描述一种基于微流控生物生成多层交错水凝胶超细纤维支架的新颖方法。要实现平滑生物，包含从核心流和交联解决方案由鞘流，挤压复合 bioink 制定的核心鞘微流控打印头设计和装在复印机。通过混合与海藻酸钠明胶丙烯 (GelMA)，经历了在场的瞬时离子交联多糖选择二价离子，其次是要实现长期的稳定的 GelMA 组件二次交联，microfibrous 支架可使用这种生物策略。重要的是，封装在罗超细纤维内的内皮细胞可以形成 16 天，当然文化类似血管管腔样结构。置 microfibrous 支架可进一步用于血管床作为构建血管化的组织，通过后续播的超细纤维间质太空的二次电池类型。微流控生物提供了方便的高保真在血管组织工程中的广义的策略。

Introduction

组织工程的目标，以生成可用于取代、 还原或增加那些受伤或患病在人体^{1，2，3，4}，往往是通过所需单元格类型、 生物活性分子^5，6和生物材料^{7，8，，910}的组合的功能性组织代用品。最近，组织工程技术也越来越多地采取了生成体外组织和器官模型模拟体内的同行，药物开发，在常规过度简化平面单元格文化^{11，12，13，14，15，}

Protocol

在本协议中使用的乳鼠心肌细胞株从 2 日龄大鼠后批准的机构动物护理和使用委员会布里格姆妇女医院的既定程序⁵⁶ 。

1.仪器仪表的复印机

1. 插入小钝针 （例如，27 G，1 英寸） 为核心的更大的钝针 （例如，18 G，半英寸） 中心作为鞘构建双层、 同心微流控打印头;请确保核心针微微伸出 （~ 1 毫米） 长于外壳(图 1)。对齐方式是通常手动调节，但如果适当大小的必要垫片可以世俗地夹在刀尖和桶双方协助同心对齐的内、 外针。密封环氧胶桶交界处和对齐间隔从删除提示时适用。
2. 在中央针在相反方向的桶中插入另一针 (23g)。 然后生成一个洞在上述外针的桶并插入进洞里，紧接着用环氧胶密封匹配大小的金属连接器。
3. 通过两个 PVC 管单独，连接到 bioink 和交联解决方案，注射双通道注射泵打印头的入口。装载到复印机使用由 poly(methyl methacrylate)) 塑料持有人的头上挤出机。
   注意: 复印机选择取决于可用性。在本例中，我们已经成功地测试此安装程序对几个商用 bioprinters。然而，任何生物，具有 x，y，z 的机动化的阶段应，原则上，启用集成此微流控打印头。

Results

微流控生物策略，可以直接挤出使用低粘度 bioinks^54，55microfibrous 支架材料的生物。如图 2A，脚手架，其大小为 6 × 6 × 6 毫米³包含 > 30 层的超细纤维可能会在 10 分钟内的罗。同时确保长期稳定的罗 microfibrous 支架，所述顶视图和侧视图图 2B 和 2c所示的 GelMA 组件随后物理交联过程中生物立即离子交联的海藻组件与氯化₂允许为优秀的结构完整性。超细纤维在协议中，特定的生物条件下在这种情况下，实现了约 100-150 微米直径，会稍微增加加班与肿胀。

生物过程，包括 bioink、 离子交联，交联，微流.......

Discussion

建设的同轴打印头表示成功的微流控生物，以便这两个 bioink 从核心和交联剂用量从鞘的同时交付的关键步骤。虽然在本议定书中使用 27 G 针为核心，18g 针为壳创建了示例打印头，它可能很容易扩展到各种组合使用不同大小的针。然而，改变在针大小，流量变动的结果发表在每个阶段，将需要进一步优化的流率的 bioink 和交联剂 （可分别调节两个注射器泵使用一种双通道），和可能也招致复印机的沉积速度。

参数 （针尺寸、 流率和沉积速度） 在当前的协议组合后沉积，在中等⁵⁵平衡后会膨胀到大约 150 µ m 立即导致罗超细纤维直径大约 120 µ m。超细纤维层之间没有任何空间时，这种大小也大致就等于罗构造层厚度。罗超细纤维的直径是一个函数的所有三个参数^54，63;与超细纤维的直径的核心针的打印头和 bioink 的流量的大小呈正相关，而鞘针，流量的交联剂和沉积速度的大小与超细纤维的直径成反比。控制运动的打印头和 （或） 机动.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
来自褐藻的海藻酸钠盐	Sigma-Aldrich	A0682	生物试剂，经过植物细胞培养测试，低粘度，粉末
来自猪皮的A型明胶	Sigma-Aldrich	G2500	凝胶强度300
Irgacure 2959（2-羟基-4'-（2-羟基乙氧基）-2-甲基苯丙酮）	Sigma-Aldrich	410896	98%
HEPES缓冲液	Sigma-Aldrich	H0887	1 M，pH 7.0 - 7.6，无菌过滤，生物试剂，适用于细胞培养
牛血清	Thermo Fisher Scientific	10438026	合格、热灭活、USDA 批准的区域
氯化钙二水合	Sigma-Aldrich	C5080	BioXtra 和 ge;99.0%
磷酸盐缓冲盐水	Thermo Fisher Scientific	10010023	pH 7.4
人脐静脉内皮细胞	血管蛋白质瘤	cAP-0001	人脐静脉内皮细胞 （HUVECs）
表达 GFP 的人脐静脉内皮细胞	血管蛋白质组	cAP-0001GFP	表达 GFP 的人脐静脉内皮细胞 （GFPHUVECs）
内皮细胞生长培养基	Lonza	CC-3162	EGM-2 BulletKit
Dulbecco's 改良 Eagle 培养基	Thermo Fisher Scientific	12430054	高葡萄糖、HEPES
Sylgard 184 有机硅弹性体套件	Ellsworth 胶粘剂	184 SIL ELAST 套件 0.5KG	透明 0.5 kg 套件
紫外线固化灯系统	Excelitas Technologies	OmniCure S2000	点紫外线固化系统，带智能紫外线传感器