Hier haben wir eine neuartige mehrschichtige modifizierte Strategie für flüssigkeitsähnliche Bioinken (Gelatinemethacryloyl mit niedriger Viskosität) entwickelt, um die Sedimentation von verkapselten Zellen zu verhindern.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Verwendung von mehrschichtigem Hydrogel Bioink im dreidimensionalen Bioprinting für homogene Zellverteilung
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Während des extrusionsbasierten dreidimensionalen Bioprinting-Prozesses können flüssigkeitsähnliche Bioinken mit geringer Viskosität Zellen vor Membranschäden schützen, die durch Scherspannung verursacht werden, und das Überleben der verkapselten Zellen verbessern. Eine schnelle gravitationsgetriebene Zellsedimentation im Reservoir könnte jedoch zu einer inhomogenen Zellverteilung in biobedruckten Strukturen führen und somit die Anwendung flüssigkeitsähnlicher Bioinks behindern. Hier haben wir eine neuartige mehrschichtige modifizierte Strategie für flüssigkeitsähnliche Bioinken (z.B. Gelatinemethacryloyl mit niedriger Viskosität) entwickelt, um die Sedimentation verkapselter Zellen zu verhindern. Mehrere flüssigkeitsnahe Schnittstellen wurden im vielschichtigen Bioink manipuliert, um die Grenzflächenretention zu gewährleisten. Folglich wurde die Zellsedimentationswirkung, die sich über benachbarte Schichten im mehrschichtigen System erstreckte, im Bioinkreservoir verzögert. Es wurde festgestellt, dass die Grenzflächenretention viel höher war als die Sedimentzugvon Zellen, was eine entscheidende Rolle der Grenzflächenretention bei der Verhinderung von Zellsedimentation und der Förderung einer homogeneren Dispersion von Zellen im vielschichtigen Bioink zeigt.
Einleitung
Der dreidimensionale (3D) Bioprinting war eine vielversprechende Methode zur Herstellung komplexer architektonischer und funktioneller Nachbildungen von nativen Geweben in der Biofabrikation und regenerativen Medizin1,2,3. Die gängigen Strategien des Bioprintings, einschließlich Inkjet-, Extrusions- und Stereolithographiedruck, haben Vor- und Nachteile aus verschiedenen Perspektiven4. Unter diesen Techniken wird das Extrusionsverfahren aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit am häufigsten verwendet. Bioink spielt eine Schlüsselrolle bei der Prozessstabilitä....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
1. Vorbereitung von zellbeladenem SF-GelMA
- Sterilisieren Sie alle Materialien mit 0,22 m Spritzenfiltereinheiten. Führen Sie alle Schritte in einem biologischen Sicherheitsschrank aus.
- 1x PBS auf 50 °C erwärmen und Gelatine in der erhitzten 1x PBS unter Rühren auflösen. Die Endkonzentration von Gelatine in PBS sollte 10% (w/v) betragen.
- Methacrylanhydrid unter Rühren langsam in die Gelatinelösung (Gewichtsverhältnis von Methacrylanhydrid zu Gelatine von 0,6 bis 1) geben und den Komplex mindestens 1 h (50 °C) mischen. In der Regel bereiten Sie 200 ml 10% Gelatinelösung mit 12 g Methacrylanhydrid; das Volumen hängt von den Bedürfnissen der ....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Ergebnisse
Ein Schema der Herstellung von zellbeladenen Bioinks ist in Abbildung 1dargestellt. Nach der Vorbereitung der verschiedenen Bioinks wurden Beladung, Aufwärmen und Bioprinting durchgeführt (Abbildung 2). Um die Verteilung der gekapselten Zellen im Bioinkreservoir zu bewerten, wurde ein Bioprinting-Verfahren mit drei verschiedenen zellbeladenen Bioinks in drei 96-Well-Platten durchgeführt (Abbildung 3A). Zwei Kontrollgruppen (Pristine.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diskussion
Die Stabilität des mehrschichtigen Systems ist ein wichtiger Punkt, um dieses Protokoll erfolgreich auszuführen. Theoretisch berechneten wir die Diffusion von SF-Molekülen in der GelMA-Lösung auf Basis von Naumans Studie13. Es wurde festgestellt, dass die Diffusion von Proteinen in Lösung mit ihrem Molekulargewicht zusammenhängt. Das durchschnittliche Molekulargewicht (MW) des Rinderserumalbumins (BSA) beträgt 66,5 kDa und sein Diffusionskoeffizient liegt bei 64-72 m2/s. Der durchschnit.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Die Autoren würdigen Stipendien der National Natural Science Foundation of China (81771971, 81970442, 81703470 und 81570422), National Key F&E-Programm chinas (2018YFC1005002), Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (17JC1400200), Shanghai Municipal Science and Technology Major Project (Grant No. 2017SHZDZX01) und Shanghai Municipal Education Commission (Innovationsprogramm 2017-01-07-00-07-E00027).
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenon (PI2959) | TCI | M64BK-QD | |
| 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethansulfonsäure (HEPES) | Gibco | 15630080 | |
| Dulbecco" s modifizierter Eagle" s Medium (DMEM) | Gibco | 10569044 | |
| fötales Rinderserum (FBS) | Gibco | 10091 | |
| Gelatine | Sigma-Aldrich | V900863MSDS | |
| Methacrylanhydrid (MA) | Sigma-Aldrich | 276685MSDS | |
| Penicillin– Streptomycin-Antibiotika | Gibco | 15140163 | |
| Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) | Gibco | 10010049 | |
| Seidenfibroin | Advanced BioMatrix | 5154 |
Referenzen
- Khademhosseini, A., Langer, R. A decade of progress in tissue engineering. Nature Protocol. 11 (10), 1775-1781 (2016).
- Heinrich, M. A., et al. 3D bioprinting: from benches to translational applications. Small. , 1805510(2019).
- Daniela, L., et al.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Nachdrucke und Genehmigungen
