Name: Projektierung eines zweischichtigen Hydrogel ASC Differenzierungskontrolle (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 48 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung eines zweischichtigen Hydrogels zur Differenzierungskontrolle von adipose-derived stem cells (ASCs) mit Kollagen, Fibrin und Chitosan. Diese Methode ermöglicht simultane Steuerung von Stammzellfate und Gewebe-Regeneration.

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SN wurde von einem Postdoctoral Fellowship Grant von der Pittsburgh Tissue Engineering Initiative unterstützt. DOZ wird durch einen Zuschuss aus der Genfer Stiftung unterstützt.

<ol><li>Natesan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bilayer+construct+controls+adipose-derived+stem+cell+differentiation+into+endothelial+cells+and+pericytes+without+growth+factor+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">A bilayer construct controls adipose-derived stem cell differentiation into endothelial cells and pericytes without growth factor stimulation.</a> Tissue Eng. Part A. 17, 941-953 (2011).</li>
<li>Nuttelman, C. R., Tripodi, M. C., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+hydrogel+niches+that+promote+hMSC+viability%5BTitle%5D)+AND+%22Matrix+Biol%22%5BJournal%5D)">Synthetic hydrogel niches that promote hMSC viability.</a> Matrix Biol. 24, 208-218 (2005).</li>
<li>Benoit, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrin-linked+kinase+production+prevents+anoikis+in+human+mesenchymal+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+A%22%5BJournal%5D)">Integrin-linked kinase production prevents anoikis in human mesenchymal stem cells.</a> J Biomed Mater Res A. 81, 259-268 (2007).</li>
<li>Willerth, S. M., Sakiyama-Elbert, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+stem+cells+and+biomaterial+scaffolds+for+constructing+tissues+and+cell+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Combining stem cells and biomaterial scaffolds for constructing tissues and cell delivery.</a> , (2008).</li>
<li>Natesan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adipose-derived+stem+cell+delivery+into+collagen+gels+using+chitosan+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Adipose-derived stem cell delivery into collagen gels using chitosan microspheres.</a> Tissue Eng. Part A. 16, 1369-1384 (2010).</li>
<li>Bubnis, W. A., Ofner, M. C. 3rd <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+determination+of+epsilon-amino+groups+in+soluble+and+poorly+soluble+proteinaceous+materials+by+a+spectrophotometric+method+using+trinitrobenzenesulfonic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Biochem%22%5BJournal%5D)">The determination of epsilon-amino groups in soluble and poorly soluble proteinaceous materials by a spectrophotometric method using trinitrobenzenesulfonic acid.</a> Anal. Biochem. 207, 129-133 (1992).</li>
<li>Zhang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+PEGylated+fibrin+patch+for+mesenchymal+stem+cell+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">A PEGylated fibrin patch for mesenchymal stem cell delivery.</a> Tissue Eng. 12, 9-19 (2006).</li>
<li>Bornstein, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstituted+rattail+collagen+used+as+substrate+for+tissue+cultures+on+coverslips+in+Maximow+slides+and+roller+tubes%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Invest%22%5BJournal%5D)">Reconstituted rattail collagen used as substrate for tissue cultures on coverslips in Maximow slides and roller tubes.</a> Lab Invest. 7, 134-137 (1958).</li>
<li>Zhang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+differentiation+of+bone+marrow+stem+cells+is+directed+by+a+tunable+three-dimensional+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Vascular differentiation of bone marrow stem cells is directed by a tunable three-dimensional matrix.</a> Acta Biomater. 6, 3395-3403 (2010).</li>
<li>Rochon, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normal+human+epithelial+cells+regulate+the+size+and+morphology+of+tissue-engineered+capillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Normal human epithelial cells regulate the size and morphology of tissue-engineered capillaries.</a> Tissue Eng. Part A. 16, 1457-1468 (2010).</li>
<li>Liu, H., Collins, S. F., Suggs, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+culture+for+expansion+and+differentiation+of+mouse+embryonic+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional culture for expansion and differentiation of mouse embryonic stem cells.</a> Biomaterials. 27, 6004-6014 (2006).</li>
</ol>

Keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen. Lizenzbestimmungen Die Meinungen oder Aussagen in diesem Dokument sind die privaten Ansichten der Autoren und sind nicht als offizielle oder die Sichtweise des Department of Defense oder die US-Regierung ausgelegt werden. Die Autoren sind Mitarbeiter der US-Regierung, und diese Arbeit wurde im Rahmen ihrer dienstlichen Aufgaben vorbereitet. Alle Arbeiten wurden von der US Army Medical Research und Materiel Command unterstützt. Diese Studie wurde im Rahmen eines Protokolls überprüft und von der US Army Medical Research und Materiel Command Institutional Review Board und in Übereinstimmung mit dem genehmigten Protokoll genehmigt durchgeführt.

ASC werden aufgrund ihrer einfachen der Isolierung und die Fähigkeit, gegenüber verschiedenen Zelltypen differenzieren bekannt. Mit den Techniken, die in diesem Manuskript beschrieben, sind wir in der Lage, die Plastizität der ASC, indem diese Zellen auf mehrere Biomatrices gleichzeitig zu nutzen. Wie Zellen wandern weg von ihren CSM Basis und geben sie umgebenden extrazellulären Umgebung, nehmen die Zellen Cue vom Gerüst und kann entweder zu halten &quot;Stammzell-Seins&quot; (Kollagen) oder induziert in Richtung Kreis...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz / Ausrüstung </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Hanks Balanced Salt Solution (HBSS) </td><td> Gibco </td><td> 14175 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Fötalem Rinderserum </td><td> Hyclone </td><td> SH30071.03 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Kollagenase vom Typ II </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C6685 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> 70-um Nylonmaschenfilter </td><td> BD Biosciences </td><td> 352350 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> 100-um Nylon-Mesh-Filter </td><td> BD Biosciences </td><td> 352360 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> MesenPRO Growth Medium-System </td><td> Invitrogen </td><td> 12746-012 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> L-Glutamin </td&gt; <td> Gibco </td><td> 25030 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> CaCl 2 · 2H 2 O </td><td> Sigma </td><td> C8106 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> T75 Zellkulturflasche </td><td> BD Biosciences </td><td> 137787 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Chitosan </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 448869 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Essigsäure </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 320099 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> N-Octanol </td><td> Acros Organics </td><td> 150630025 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Sorbitan-Mono-Oleat </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> S6760 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Kaliumhydroxid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P1767 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Aceton </td><td> Fisher Scientific </td><td> L-4859 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Ethanol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 270741 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Trinitro Benzolsulfonsäure </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P2297 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Salzsäure </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 320331 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Ethyl Ether </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 472-484 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> 8-um Gewebekulturplatte Einsätze </td><td> BD Biosciences </td><td> 353097 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> 1,5-ml Reaktionsgefäße </td><td> Fischer </td><td> 05-408-129 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> MTT-Reagenz </td><td> Invitrogen </td><td> M6494 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Dimethylsulfoxid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> D8779 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Qtracker Zelle Labeling Kit (QTracker 655) </td><td> Molecular Probes </td><td> Q2502PMP </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Typ 1-Kollagen </td><td> Travigen </td><td> 3447-020-01 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Natriumhydroxid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> S8045 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> 12-well-Zellkulturplatten </td><td> BD Biosciences </td><td> 353043 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Fibrinogen </td><td> Sigma </td><td> F3879 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Thrombin </td><td> Sigma </td><td> T6884 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Benztriazol Derivative von Polyethylen </td><td> Sunbio </td><td> DE-034GS </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Tris-Puffer Tablet (pH 7,6) </td><td> Sigma </td><td> T5030 </td><td> Verbrauchsmaterial </td></tr><tr><td> Zentrifugieren </td><td> Eppendorf </td><td> 5417R </td><td> Equiicklung </td></tr><tr><td> Orbitalschüttler </td><td> New Brunswick einem wissenschaftlichen </td><td> C24 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Befeuchteten Inkubator mit Air-5% CO 2 </td><td> Thermo Scientific </td><td> Modell 370 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Kopfrührer </td><td> IKA </td><td> Visc6000 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Magnetrührer </td><td> Corning </td><td> PC-210 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Vakuumexsikkator </td><td> - </td><td> - </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Particle Size Analyzer </td><td> Malvern </td><td> STP2000 Spraytec </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Wasserbad </td><td> Fisher Scientific </td><td> Isotemp210 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Spektrophotometer </td><td> Beckman </td><td> Beckman Coulter DU 800UV/Visible Spektralphotometer </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Wirbel </td><td> Diagger </td><td> 3030A </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Mikroplatten-Reader </td><td> Molecular Devices </td><td> SpectraMax M2 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Licht / Fluoreszenz-Mikroskop </td><td> Olymp </td><td> IX71 </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Konfokalmikroskop </td><td> Olymp </td><td> FV-500 Laser-konfokalen </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Rasterelektronenmikroskop </td><td> Carl Zeiss MicroImaging </td><td> Leo 435 VP </td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Transmissions-Elektronenmikroskop </td><td> JEOL </td><td> JEOL 1230 </td><td> Ausrüstung </td></tr></tbody></table>

projektierung eines zweischichtigen hydrogel asc differenzierungskontrolle

Engineering a Bilayered Hydrogel to Control ASC Differentiation

Natürliche Polymere im Laufe der Jahre haben mehr Bedeutung wegen ihrer Biokompatibilität und Host-Fähigkeit, mit Zellen in vitro und in vivo interagieren gewonnen. Ein Forschungsgebiet, das Versprechen hält in der regenerativen Medizin ist die kombinatorische Verwendung von neuartigen Biomaterialien und Stammzellen. Eine grundlegende Strategie im Bereich des Tissue Engineering ist die Verwendung von dreidimensionalen Gerüst (zB dezellularisiert extrazellulären Matrix, Hydrogele, Mikro / Nanopartikel) zum Richten Zellfunktion. Diese Technologie wurde von der Entdeckung, dass die Zellen entwickelt ein Substrat, auf dem sie anhaften können müssen, proliferieren und drücken ihre differenzierten zelluläre Phänotyp und Funktion 2-3. In jüngerer Zeit wurde auch festgestellt, dass Zellen nicht nur diese Substrate für die Einhaltung, sondern auch interagieren und unter dem Einfluss dieser Matrixsubstrat (zB extrazelluläre Matrix, ECM) 4. Daher müssen die Zellen und Gerüsten eine gegenseitige Verbindung,dient dazu, Gewebe-Entwicklung, Organisation und ultimative Funktion zu kontrollieren. Fettgewebe gewonnene Stammzellen (ASC) sind mesenchymale, präsentieren nicht-hämatopoetischen Stammzellen im Fettgewebe, die Multi-Linie Differenzierung aufweisen können und dienen als leicht verfügbare Quelle von Zellen (dh vor der vaskulären Endothelzellen und Perizyten). Unsere Hypothese ist, dass aus Fettgewebe gewonnenen Stammzellen zu unterschiedlichen Phänotypen gleichzeitig einfach durch Co-Kultivierung ihnen in zweischichtigen Matrices 1 gerichtet werden kann. Unser Labor ist auf die dermale Wundheilung konzentriert. Zu diesem Zweck haben wir einen einzigen zusammengesetzten Matrix aus den natürlichen Biomaterialien, Fibrin, Kollagen und Chitosan, die die Eigenschaften und Funktionen eines dermo-spezifischen Wundheilung ECM-Umgebung nachahmen kann.

Dieses Protokoll konzentriert sich auf die Nutzung der inhärenten Fähigkeit von Stammzellen zu Stichwort von der sie umgebenden extrazellulären Matrix induziert nehmen und in mehrere Phänotypen zu unterscheiden. Dieses Verfahren erweitert unser Manuskript Beschreibung und Charakterisierung eines Modells unter Verwendung einer zweischichtigen Hydrogel, von PEG-Fibrin und Kollagen zusammen, um gleichzeitig Co-differenzieren Fettgewebe gewonnene Stammzellen<sup&gt; 1</sup&gt;.

Projektierung eines zweischichtigen Hydrogel ASC Differenzierungskontrolle

Natürliche Polymere haben im Laufe der Jahre an Bedeutung gewonnen, da sie eine gute Biokompatibilität im Wirtsorganismus aufweisen und in der Lage sind, in vitro sowie in ... mit Zellen zu interagieren.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, eine Verbundmatrix aus natürlichen Biomaterialien herzustellen, die zur gezielten Abgabe und Differenzierung von Stammzellen zur Unterstützung der Wundheilung eingesetzt werden kann. Dies wird erreicht, indem zunächst aus einem Versuchstier adipose Stammzellen oder a SC isoliert werden. Anschließend werden die A SC auf vorher hergestellte Chitosan-Mikrosphären aufgebracht.Danach wird ein faseriges Kollagengel hergestellt, und die A-S-C-C-S-M-Kügelchen werden über das Kollagengel geschichtet. Abschließend wird ein PEG-Fibrin-Gel über das A-S-C-C-S-M-Kollagengel gegossen, und Medium wird hinzugefügt. Letztlich können Ergebnisse erzielt werden, die die bidirektionale gleichzeitige Migration von A SC aus der CSM-Kügelchen in beide Matrizes – Kollagen und PEG-Fibrin – zeigen.Über dieses Verfahren kann eine einzelne Stammzellquelle differenzielle Signale aus der Kollagen- und PEG-Fibrin-Mikroumgebung aufnehmen und unterschiedlich stimuliert werden, pleiotrope Faktoren zu produzieren und ein Netzwerk prävaskulärer Strukturen zu bilden. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie Kompositen aus einem einzigen Ma

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Einfache Techniken für die schnelle Herstellung von mikrostrukturierten neuronalen Kultur-Systeme mit Hilfe eines digitalen Mikrospiegel für die dynamische Maske Projektion Lithographie auf regelmäßige Zellkultursubstraten beschrieben. Diese Kultur-Systeme können mehr Vertreter des natürlichen biologischen Architektur, und die beschriebenen Techniken könnten für zahlreiche Anwendungen angepasst werden.

Herstellung von mikrostrukturierten Hydrogele für Neural Kultur-Systeme mit Dynamic Mask Projektion Photolithographie

Hier beschreiben wir ein einzigartiges Strategie zur Erzeugung biokompatiblen, schichtförmige Matrices mit kontinuierlicher Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Schichten für das Tissue Engineering. Ein solches Gerüst könnte eine ideale anpassbare Umgebung zu modulieren Zellverhalten durch verschiedene biologische, chemische oder mechanische...

Density Gradient Multilayered Polymerisation (DGMP): A Novel Technique für das Erstellen von Multi-Fach, Anpassbare Scaffolds für das Tissue Engineering

Um hochorganisierte Strukturen aus komplexem Gewebe zu erzeugen, muss man mehrere Materialien und Zelltypen zu einem integrierten Komposit zusammenfügen.  Dieses kombinatorische Design umfasst organspezifische geschichtete Zellblätter mit zwei unterschiedlichen biologisch abgeleiteten Materialien, die eine starke fibröse Matrixbasis enthalten, und Endothelzellen zur Verbesserung der Bildung neuer Gefäße.

Tissue Engineering: Aufbau eines Multizelluläre 3D Gerüst für die Lieferung von Layered Zellschichten

Wir beschreiben die Herstellung von mikrostrukturierten Hydrogelplatten mit einem einfachen Prozess, der in einer freistehenden Form zusammengesetzt und manipuliert werden kann. Unter Verwendung dieser modularen Hydrogel-Platten kann ein einfaches makroskaliertes 3D-Zellkultursystem mit einer kontrollierten zellulären Mikroumgebung erzeugt werden.

Bau von Modular Hydrogel Blätter für mikrostrukturierten Makro skaliert 3D Cellular Architektur

Dieser Artikel stellt eine einfache Methode zur Bereitstellung von nicht-kontinuierlichen gradienter statische Belastungen auf eine konzentrische Zelle beladenen Hydrogel, Ausrichtung der Zellen für das Tissue Engineering zu regulieren.

Gradient Stamm Chip für anregende zellulären Verhaltensweisen in Zelle beladenen Hydrogel

Die Entwicklung und Analyse von tragenden Geweben mit heterogenen Zellpopulationen ist immer noch eine Herausforderung. Hier beschreiben wir eine Methode zur Herstellung von zweischichtigen Alginat-Hydrogel-Scheiben als Plattform für die Co-Kultur verschiedener Zellpopulationen innerhalb eines Konstrukts.

Layered Alginate Konstrukten: Eine Plattform für Co-Kultur von heterogenen Zellpopulationen

Verschiedene Methoden zu manipulieren, dreidimensionalen Architektur in Protein-basierte Hydrogele werden hier in Bezug auf die Materialeigenschaften ausgewertet. Die makroporöse Netze sind mit einer Zelle-Klebstoff-Peptid funktionalisiert und deren Umsetzbarkeit in der Zellkultur wird ausgewertet, mit zwei verschiedenen Modell-Zelllinien.

Einfache Handhabung von Architekturen in Protein-basierte Hydrogele für Zelle Kultur Anwendungen

Aktuelle Bilayer Kultur Modelle erlauben nicht funktioneller in-vitro- Studien, die in Vivo Mikroumgebungen zu imitieren. Mit Polyethylenglykol und Zinkoxid Template Methode, beschreibt dieses Protokoll die Entwicklung der eine ultradünne biomimetische Basalmembran mit einstellbaren Steifigkeit, Porosität und biochemische Zusammensetzung, die eng in Vivo imitiert extrazellulären Matrizen.

Ultradünne derzei-elastischen Hydrogele als eine biomimetische Basalmembran für Dual Zellkultur

Extrazelluläre Matrixliganden können auf Polyacrylamid-Hydrogele gemustert werden, um die Kultur menschlicher embryonaler Stammzellen in geschlossenen Kolonien auf konformen Substraten zu ermöglichen. Diese Methode kann mit Traktionskraftmikroskopie und biochemischen Assays kombiniert werden, um das Zusammenspiel zwischen Gewebegeometrie, zellgenerierten Kräften und Schicksalsspezifikation zu untersuchen.

Musterung der Geometrie menschlicher embryonaler Stammzellkolonien auf konformen Substraten zur Kontrolle der Gewebe-Level-Mechanik

Wir haben eine dezellularisierte Lunge extrazellulären Matrix und neuartige biomimetische Bioreaktor verwendet werden, um funktionelle Lungengewebe erzeugen können entwickelt werden. Durch Aussaat Zellen in die Matrix und die Kultivierung im Bioreaktor, generieren wir Gewebe, das effektive Gasaustausch zeigt, wenn in vivo für kurze Zeit transplantiert.

Vorgehensweise für Lung Technik

Erfahren Sie die Herstellung eines zweischichtigen Hydrogels zur Differenzierungskontrolle von adipose-derived stem cells (ASCs) mit Kollagen, Fibrin und Chitosan. Diese Methode ermöglicht simultane Steuerung von Stammzellfate und Gewebe-Regeneration.

Projektierung eines zweischichtigen Hydrogel ASC Differenzierungskontrolle

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