Mikrofluidische Bioprinting für Engineering durchblutet, Gewebe und Organellen

Summary

Wir bieten ein generalisiertes Protokoll basiert auf einer mikrofluidische Bioprinting Strategie für engineering-ein Microfibrous Kreislauf Bett, wo eine sekundäre Zelle Art weiter in den interstitiellen Raum dieser Microfibrous Struktur, vaskularisierte Gewebe und Organellen zu generieren ausgesät werden konnte.

Abstract

Vaskularisierte Gewebe-Engineering konstruiert und Organellen wurde historisch schwierig. Hier beschreiben wir eine neuartige Methode basiert auf mikrofluidische Bioprinting um ein Gerüst mit mehrschichtigen interlacing Hydrogel Mikrofasern zu generieren. Um glatt zu erreichen war Bioprinting, ein Kern-Mantel mikrofluidischen Druckkopf enthält eine zusammengesetzte Bioink Formulierung aus den Kernfluss und die Vernetzung Lösung durchgeführt durch die Scheide-Fluss, extrudiert entworfen und auf die Bioprinter ausgestattet. Durch das Mischen Gelatine Methacryloyl (GelMA) mit Alginat, ein Polysaccharid, das momentane ionische Vernetzung in Anwesenheit von erfährt wählen Sie zweiwertige Ionen, gefolgt von einer sekundären Photocrosslinking der GelMA Komponente zur dauerhaften Stabilisierung zu erreichen, ein Microfibrous Gerüst konnte mit dieser Strategie der Bioprinting abgerufen werden. Wichtig ist, können die Endothelzellen gekapselt im Inneren der Bioprinted Mikrofasern die Lumen-ähnliche Strukturen wie das Gefäßsystem im Laufe der Kultur für 16 Tage bilden. Das endothelialized Microfibrous Gerüst kann als vaskuläre Bett weiterverwendet werden, um eine vaskularisierte Gewebe durch anschließende Aussaat des sekundären Zelltyps in den interstitiellen Raum der die Mikrofasern zu konstruieren. Mikrofluidische Bioprinting bietet eine allgemeine Strategie bequem Engineering vaskularisierte Gewebe bei High Fidelity.

Introduction

Tissue engineering Ziele Funktionsgewebe Ersatzstoffe zu generieren, die verwendet werden können, um zu ersetzen, wiederherstellen oder ergänzen diese verletzten oder erkrankten in den menschlichen Körper^1,2,3,4, oft durch eine Kombination der gewünschten Zelltypen, bioaktive Moleküle^5,6und Biomaterialien^7,8,9,10. Vor kurzem haben Gewebe-engineering-Technol....

Protocol

Der neonatalen Ratte Herzzellen in diesem Protokoll verwendeten wurden isoliert von 2 Tage alten Sprague-Dawley Ratten nach einem etablierten Verfahren⁵⁶ durch die institutionelle Animal Care and Use Committee am Brigham and Women es Hospital genehmigt.

1. Instrumente der Bioprinter

1. Legen Sie eine kleinere stumpfe Nadel (z.B., 27 G, 1 Zoll) als Kern in der Mitte einer größeren stumpfen Nadel (z.B., 18 G, ½ Zoll) als die Hülle, die Dual-Layer-, konzentrische mikrofluidischen Druckkopf zu konstruieren; Stellen Sie sicher, dass die Kern-Nadel leicht hervorstehenden ist (~ 1 mm) länger als d....

Results

Mikrofluidische Bioprinting Strategie ermöglicht Direktextrusion Bioprinting Microfibrous Gerüste mit dünnflüssigen Bioinks^54,55. Wie in Abbildung 2A, ein Gerüst mit einer Größe von 6 × 6 × 6 mm mit³ > 30 Schichten aus Mikrofasern Bioprinted innerhalb von 10 min werden könnte. Die sofortige ionische Vernetzung der Alginat-Komponente mit CaCl₂ erlaubt für hervo.......

Discussion

Bau der co-axial Druckkopf ist einen entscheidender Schritt in Richtung erfolgreiche mikrofluidische Bioprinting, um gleichzeitige Lieferung sowohl die Bioink aus dem Kern und der Vernetzungsmittel aus der Scheide zu ermöglichen. Während in diesem Protokoll mit einer 27G Nadel als Kern und einer 18G-Nadel als Shell ein Beispiel Druckkopf erstellt wurde, kann es leicht zu einer Vielzahl von Kombinationen mit verschiedenen Größen der Nadeln verlängert werden. Die Veränderung in der Nadel-Größen, die Ergebnisse in die Verän.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alginsäure-Natriumsalz aus Braunalgen	Sigma-Aldrich	A0682	BioReagenz, Pflanzenzellkultur getestet, niedrige Viskosität, Pulver
Gelatine Typ A aus Schweinehaut	Sigma-Aldrich	G2500	Gelstärke 300
Irgacure 2959 (2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenon)	Sigma-Aldrich	410896	98%
HEPES-Puffer	Sigma-Aldrich	H0887	1 M, pH 7,0 - 7,6, steril filtriert, BioReagenz, geeignet für Zellkulturen
Fötales Rinderserum	Thermo Fisher Scientific	10438026	Qualifizierte, hitzeinaktivierte, USDA-zugelassene Regionen
Calciumchlorid-Dihydrat	Sigma-Aldrich	C5080	BioXtra, ≥ 99,0 %
Phosphatgepufferte Kochsalzlösung	Thermo Fisher Scientific	10010023	pH 7,4
Endothelzellen der menschlichen Nabelvene	Angio-Proteomie	cAP-0001	Endothelzellen der menschlichen Nabelvene (HUVECs)
GFP-exprimierende Endothelzellen der menschlichen Nabelvenen-Endothelzellen	Angio-Proteomie	cAP-0001GFP	GFP-exprimierende Endothelzellen der menschlichen Nabelvene (GFPHUVECs)
Wachstumsmedium für Endothelzellen	Lonza	CC-3162	EGM-2 BulletKit
Dulbecco' s modifizierter Eagle Medium	Thermo Fisher Scientific	12430054	High Glucose, HEPES
Sylgard 184 Silikonelastomer-Kit	Ellsworth Adhesives	184 SIL ELAST KIT 0,5 kg	Klares 0,5 kg Kit
UV-Härtungslampensystem	Excelitas Technologies	OmniCure S2000	Spot UV-Lichthärtungssystem mit intelligentem UV-Sensor