Methodenartikel

Menschliches Knorpelgewebe Herstellung unter Verwendung von dreidimensionalen Inkjet-Drucktechnologie

DOI:

10.3791/51294

⸱

10. Juni 2014

 ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, 2Stemorgan Inc., 3Institute of Advanced Study, Technical University of Munich, 4Institute of Virology, School of Medicine, Wuhan University, 5Department of Molecular and Experimental Medicine, The Scripps Research Institute, 6Research Institute for Biomedical Sciences, Tokyo University of Science

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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

Die in diesem Beitrag beschriebenen Methoden zeigen, wie ein Handels Tintenstrahldrucker in eine Bioprinter mit gleichzeitiger UV-Polymerisation zu konvertieren. Der Drucker ist in der Lage, 3D-Konstruktion von Gewebestruktur mit Zellen und Biomaterialien. Die Studie zeigte hier konstruierte eine 3D neocartilage.

Zusammenfassung

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

Bioprinting, die auf thermische Tintenstrahldruck basiert, ist einer der attraktivsten Technologien auf dem Gebiet des Tissue Engineering und der regenerativen Medizin. Mit digitalen Kontrollzellen, Gerüste und Wachstumsfaktoren genau auf die gewünschte zweidimensionale (2D) aufgebracht werden und dreidimensionale (3D) Stellen schnell. Daher ist diese Technologie ein idealer Ansatz, um Gewebe imitiert ihre Mutter anatomischen Strukturen herzustellen. Um mit nativen Knorpel zonale Organisation, Zusammensetzung der extrazellulären Matrix (ECM), und die mechanischen Eigenschaften zu konstruieren, entwickelten wir eine Bioprinting Plattform mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker mit gleichzeitiger Photopolymerisation Lage für 3D-Knorpel Tissue Engineering. Menschlichen Chondrozyten in Poly (ethylenglykol) diacrylat (PEGDA) suspendiert wurden für 3D neocartilage Konstruktion über Schicht-für-Schicht-Anordnung gedruckt. Die gedruckten Zellen wurden bei ihrer ursprünglichen hinterlegt Positionen fixiert, durch die Surro unterstütztunding Gerüst gleichzeitige Photopolymerisation. Die mechanischen Eigenschaften des Gewebes gedruckt waren ähnlich dem nativen Knorpel. Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsgewebe, die längere UV-Belichtung erfordert, die Lebensfähigkeit der Zellen bei gleichzeitiger gedruckt Photopolymerisation war signifikant höher. Gedruckt neocartilage zeigte eine hervorragende Glykosaminoglykan (GAG) und Kollagen-Typ-II-Produktion, die im Einklang mit Gen-Expression war. Daher ist diese ideale Plattform für die genaue Zellverteilung und Anordnung zur anatomischen Tissue Engineering.

Einleitung

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

Basierend auf Thermo-Inkjet-Druck Bioprinting ist eine der aussichtsreichsten Schlüsseltechnologien auf dem Gebiet des Tissue Engineering und der regenerativen Medizin. Mit Digitalsteuerung und einen hohen Durchsatz Druckköpfe Zellen, Gerüste und Wachstumsfaktoren kann präzise auf die gewünschte zweidimensionale (2D) aufgebracht werden und dreidimensionale (3D-) Positionen schnell. Viele erfolgreiche Anwendungen wurden mit dieser Technologie in Tissue Engineering und der regenerativen Medizin 9.1 erreicht. In dieser Arbeit wurde ein Bioprinting Plattform mit einer modifizierten Hewlett-Packard (HP) Deskjet 500 thermische Tintenstrahldrucker und einer gleic....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

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

1. Bioprinting Platform Gründung

Der Drucker Modifikation wurde auf einem HP Deskjet 500 Thermo-Inkjet-Drucker und HP 51626A schwarz Tintenpatrone basiert.

  1. Entfernen Sie die obere Plastikabdeckung des Druckers und vorsichtig lösen das Bedienfeld aus dem Cover.
  2. Lösen Sie die drei Kabelverbindungen zwischen Drucker oberen Teil und Basis. Entfernen Sie die Drucker oberen Teil von der Basis.
  3. Auf dem oberen Teil Drucker, entfernen Sie den kleinen Kunststoff-und Gummi Zubehör (Druckkopfreinigung) auf der rechten Seite unter der Tintenpatrone.
  4. Entfernen Sie die Basis des Papierkassette mit Federn.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

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

Die modifizierte Thermo-Inkjet-Drucker der Lage war, für Zell-und Gerüst-Abscheidung bei hohem Durchsatz und exzellente Lebensfähigkeit der Zellen. Kombination mit gleichzeitiger Photopolymerisation und empfindlichen Biomaterialien, ist diese Technologie in der Lage, um die Zellen und andere Druck Substanzen zu den anfänglich abgeschiedenen Orten zu fixieren. Gemäß den Eigenschaften des modifizierten thermischer Tintenstrahldrucker der 2D Druckauflösung von 300 dpi mit einer einzigen Tintentropfenvolumen von 130 pl. Es .......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

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

Diese 3D-Bioprinting System mit gleichzeitiger Photopolymerisation Kapazität bietet eine deutlich größere Druckauflösung als die besten zuvor berichtet Verfahren der In-situ Druck von osteochondralen Defekten mit Spritze extrudiert eine zelluläre Alginat-Hydrogel-16. Höhere Druckauflösung ist für die Knorpelgewebetechnik besonders wichtig, um die anatomischen Knorpel zonale Organisation wiederherzustellen. Gleichzeitige Photopolymerisation in Schicht-für-Schicht-Anordnung ist entscheidend, um genaue .......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

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

Die Autoren haben kein finanzielles Interesse an dieser Studie.

Danksagungen

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

Die Autoren möchten die Unterstützung von der New York Capital Region Research Alliance Grants anzuerkennen.

....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
HP Deskjet 500 Thermo-TintenstrahldruckerHewlett-PackardC2106aEingestellt. Generalüberholt von einem Internetanbieter gekauft.
HP schwarze TintenpatroneHewlett-Packard51626a
UV-LampeUVPB-100AP
UV-LichtmessgerätAllgemeine WerkzeugeUV513AB
Zeiss LSM 510 Laser-Scanning-MikroskopCarl ZeissLSM 510
Dulbeccos Modified Eagles Medium (DMEM)Mediatech10-013
Penicillin-Streptomycin-Glutamin (PSG)Invitrogen10378-016
Reagenz zur Dissoziation von Accutase-ZellenInvitrogenA11105-01
Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)Invitrogen10010-023
Lebend/Tot Lebensfähigkeit/Zytotoxizität KitInvitrogenL-3224
Poly(ethylenglykol) diacrylat (PEGDA)Glykosan BiosystemeGS700
Irgacure 2959Ciba SpezialchemikalienI-2959
Menschliche GelenkchondrozytenLonzaCC-2550

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cui, X., Boland, T. Human microvasculature fabrication using thermal inkjet printing technology. Biomaterials. 30, 6221-6227 (2009).
  2. Cui, X., Breitenkamp, K., Finn, M. G., Lotz, M., D'Lima, D. D. Direct human cartilage repair using three-dimensional bioprinting....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

3D GewebedruckThermischer TintenstrahldruckerSimultane PhotopolymerisationHumane ChondrozytenPEGDA Ger stSchicht f r Schicht AufbauKonfokalmikroskopieHistologische F rbungZellviabilit tsassayGlykosaminoglykan Produktion

Verwandte Artikel