Name: Postproduction Verarbeitung von Elektrogesponnene Fasern für Tissue Engineering (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 52 s
Description: Lernen Sie die Herstellung elektrogesponnener biologisch abbaubarer Scaffolds für Tissue Engineering. Diese Methode ermöglicht die Erzeugung steriler, mechanisch robuster dreidimensionaler Strukturen mit verbesserter Zellleistung.

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Wir danken BBSRC für die Finanzierung einer Promotion für Herrn Frazer Bye.

<ol><li>Canton, I., McKean, R., Charnley, M., Blackwood, K., Fiorica, C., Ryan, A., MacNeil, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+an+Ibuprofen-releasing+biodegradable+PLA%2FPGA+electrospun+scaffold+for+tissue+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+bioengineering%22%5BJournal%5D)">Development of an Ibuprofen-releasing biodegradable PLA/PGA electrospun scaffold for tissue regeneration.</a> Biotechnology and bioengineering. 105, 396-408 (2010).</li>
<li>Blackwood, K., McKean, R., Canton, I., Freeman, C., Franklin, K., Cole, A., Brook, I., Farthing, P., Rimmer, S., Haycock, J., Ryan, A., MacNeil, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+biodegradable+electrospun+scaffolds+for+dermal+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Development of biodegradable electrospun scaffolds for dermal replacement.</a> Biomaterials. 29, 3091-3104 (2008).</li>
<li>Yang, F., Maurugan, R., Wang, S., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+of+nano%2Fmicro+scale+poly%28L-lactic+acid%29+aligned+fibers+and+their+potential+in+neural+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Electrospinning of nano/micro scale poly(L-lactic acid) aligned fibers and their potential in neural tissue engineering.</a> Biomaterials. 26, 2603-2610 (2005).</li>
<li>Sittichokechaiwut, A., Edwards, J. H., Scutt, A. M., Reilly, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short+bouts+of+mechanical+loading+are+as+effective+as+dexamethasone+at+inducing+matrix+production+by+human+bone+marrow+mesenchymal+stem+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Short bouts of mechanical loading are as effective as dexamethasone at inducing matrix production by human bone marrow mesenchymal stem cell.</a> Eur. Cell Mater. 20, 45-57 (2010).</li>
<li>Sill, T. J., von Recum, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning%3A+applications+in+drug+delivery+and+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering.</a> Biomaterials. 29 (13), 1989-2006 (2008).</li>
<li>Deitzel, J., Kleinmeyer, J., Harris, D., Beck Tan, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+processing+variables+on+the+morphology+of+electrospun+nanofibers+and+textiles%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles.</a> Polymer. 42, 261-272 (2001).</li>
<li>Fridrikh, S., Yu, J., Brenner, M., Rutledge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+fiber+diameter+during+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+review+letters%22%5BJournal%5D)">Controlling the fiber diameter during electrospinning.</a> Physical review letters. 90, 1-4 (2003).</li>
<li>Fong, H., Chun, I., Reneker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beaded+nanofibers+formed+during+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Beaded nanofibers formed during electrospinning.</a> Polymer. 40 (16), 4585-4592 (1999).</li>
<li>Selim, M., Bullock, A. J., Blackwood, K. A., Chapple, C. R., MacNeil, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developing+biodegradable+scaffolds+for+tissue+engineering+of+the+urethra%5BTitle%5D)+AND+%22BJU+Int%22%5BJournal%5D)">Developing biodegradable scaffolds for tissue engineering of the urethra.</a> BJU Int. 107 (2), 296-302 (2010).</li>
<li>Tong, H. -W., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+into+the+influence+of+electrospinning+parameters+on+the+diameter+and+alignment+of+poly%28hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate%29+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">An investigation into the influence of electrospinning parameters on the diameter and alignment of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibers.</a> Journal of Applied Polymer Science. 120 (3), 1694-1706 (2011).</li>
<li>Tong, H. -W., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+of+poly%28hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate%29+fibrous+tissue+engineering+scaffolds+in+two+different+electric+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Engineering+%26+Science%22%5BJournal%5D)">Electrospinning of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibrous tissue engineering scaffolds in two different electric fields.</a> Polymer Engineering & Science. 51 (7), 1325-1338 (2011).</li>
<li>Retzepi, M., Donos, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guided+Bone+Regeneration%3A+biological+principle+and+therapeutic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+oral+implants+research%22%5BJournal%5D)">Guided Bone Regeneration: biological principle and therapeutic applications.</a> Clinical oral implants research. 21, 567-576 (2010).</li>
<li>Moreau, J., Caccamese, J., Coletti, D., Sauk, J., Fisher, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+solutions+for+cleft+palates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+oral+maxillofacial%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering solutions for cleft palates.</a> Journal of oral maxillofacial. 65, 2503-2511 (2007).</li>
<li>Yang, F., Both, S., Yang, X., Walboomers, X., Jansen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+an+electrospun+nano-apatite%2FPCL+composite+membrane+for+GTR%2FGBR+application%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Development of an electrospun nano-apatite/PCL composite membrane for GTR/GBR application.</a> Acta biomaterialia. 5, 3295-3304 (2009).</li>
<li>Yoshimoto, H., Shin, Y., Terai, H., Vacanti, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biodegradable+nanofiber+scaffold+by+electrospinning+and+its+potential+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 24, 2077-2082 (2003).</li>
<li>Telemeco, T., Ayres, C., Bowlin, G., Wnek, G., Boland, E., Cohen, N., Baumgarten, C., Mathews, J., Simpson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+cellular+infiltration+into+tissue+engineering+scaffolds+composed+of+submicron+diameter+fibrils+produced+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Regulation of cellular infiltration into tissue engineering scaffolds composed of submicron diameter fibrils produced by electrospinning.</a> Acta biomaterialia. 1, 377-385 (2005).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Elektrospinnen ist eine sehr beliebte Technik zur Herstellung von Scaffolds für das Tissue Engineering. 14, 15, 16 Während es relativ einfach ist es, grundlegende elektrogesponnenen Gerüste für experimentelle Zwecke produzieren die Technik ist auch komplex und vielschichtig mit vielen Variablen. 6 Es gibt viele Studien beschreiben, wie die Elektrospinnen Parameter bestimmen das Gerüst hergestellt. In dieser Studie liegt der Fokus auf die großen Herausforderungen der Postproduktion auf Gerüsten ents...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Polymilchsäure-co-Glykolsäure </td><td> Sigma Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Polymilchsäure </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 81273 </td><td> Die inhärente Viskosität ~ 2.0dl / g </td></tr><tr><td> Poly ε-Caprolacton </td><td> Sigma Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Poly hydroxybutyrat-co-hydroxyvalerat 00.01 </td><td> Goodfellow </td><td> 578-446-59 </td><td> PHB88/PHV12 </td></tr><tr><td> Dichlormethan </td><td> Sigma Aldrich oder Fisher </td><td> 270997 oder D/1850/17 </td><td> &gt; 99,8% enthält 50-150ppm Amylen Stabilisator </td></tr><tr><td> 50 Luftballons bunt </td><td> Wilkinson-Baumärkte GmbH </td><td> 0105790 </td><td></td></tr><tr><td> Ziege anti-Kaninchen-IgG (FC): FITC </td><td> AbDserotec </td><td> STAR121F </td><td></td></tr><tr><td> Kaninchen anti-human alpha Elastin </td><td> AbDserotec </td><td> 4060-1060 </td><td></td></tr><tr><td> Schraubkappe GL45 PP 2-Port, PK / 2 </td><td> SLS </td><td> 1129750 </td><td></td></tr><tr><td> 4 &#39;,6-Diamidino-2-phenylindoldihydrochlorid </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 32670 </td><td></td></tr><tr><td> CellTracker grün CMFDA </td><td> Invitrogen </td><td> C7025 </td><td></td></tr><tr><td> CellTracker rot CMTX </td><td> Invitrogen </td><td> C34552 </td><td></td></tr></tbody></table>

postproduction verarbeitung von elektrogesponnene fasern für tissue engineering

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Elektrospinnen ist eine häufig verwendete und vielseitige Methode, um Gerüste (oft biologisch abbaubar) für 3D-Tissue-Engineering zu produzieren. 1, 2, 3 Viele Gewebe in vivo biaxiale Dehnung unterzogen werden in unterschiedlichem Ausmaß wie Haut, Blase, Beckenboden und sogar den harten Gaumen als Kinder wachsen. Bei der Herstellung Gerüste für diese Zwecke besteht ein Bedarf an Gerüste der entsprechenden biomechanischen Eigenschaften entwickeln (ob mit oder ohne Zellen erreicht) und die steril sind für den klinischen Gebrauch. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist nicht, wie grundlegende Elektrospinnen Parameter (wie es umfangreiche Literatur über Elektrospinnen) zu schaffen, sondern darüber, wie gesponnenen Gerüste Postproduktion verändern, dass sie für das Tissue Engineering Zwecke passen - hier Dicke, mechanische Eigenschaften und Sterilisation (erforderlich für klinischen Einsatz) werden berücksichtigt und wird auch beschrieben, wie Zellen auf Gerüsten kultiviert werden können und einer biaxialen Dehnung zu konditionieren für spezifische Anwendungen. Elektrospinnen neigt dazu, dünne Bleche zu produzieren, als das Elektrospinnen Sammler wird beschichtet mit isolierenden Fasern wird es ein schlechter Leiter, so dass Fasern nicht mehr Pfand drauf. Daher beschreiben wir Ansätze zur dickeren Strukturen durch Wärme oder Dampf Glühen Erhöhung der Festigkeit von Gerüsten, aber nicht notwendigerweise die Elastizität erzeugen. Sequentielle Spinnen von Gerüsten aus verschiedenen Polymeren, komplexe Gerüste zu erreichen, wird ebenfalls beschrieben. Sterilisation Methoden kann sich negativ auf die Festigkeit und Elastizität von Gerüsten. Wir vergleichen drei Methoden für deren Auswirkungen auf die biomechanischen Eigenschaften auf elektrogesponnenen Gerüste aus Polymilchsäure-co-Glykolsäure (PLGA). Imaging von Zellen auf Gerüsten und Bewertung der Produktion der extrazellulären Matrix (ECM) Proteine ​​von den Zellen auf Gerüsten beschrieben. Kultivierung von Zellen in vitro auf Gerüsten verbessern können Schafott Festigkeit und Elastizität, aber das Tissue Engineering literature zeigt, dass die Zellen oft nicht angemessen ECM produzieren, wenn unter statischen Bedingungen kultiviert. Es gibt nur wenige kommerzielle Systeme zur Verfügung, mit denen ein zur Kultivierung von Zellen auf Gerüsten unter dynamischen Konditionierung Regimen -. Ein Beispiel ist die Bose ElectroForce 3100, mit der eine Konditionierung Programm auf Zellen in Scaffolds statt mit mechanischen Griffe innerhalb Medien gefüllte Kammer ausüben können, werden vier Eine Annäherung an ein Budget Zellkultur-Bioreaktor für die kontrollierte Verzerrung in zwei Dimensionen beschrieben wird. Wir zeigen, dass Zellen induziert werden kann, um Elastin unter diesen Bedingungen zu produzieren. Schließlich Bewertung der biomechanischen Eigenschaften der verarbeiteten Gerüsten mit oder ohne Zellen kultiviert wird, beschrieben.

Elektrogesponnene Gerüste können Post-Production für das Tissue Engineering-Anwendungen verarbeitet werden. Hier beschreiben wir Methoden für die Spinnerei komplexe Gerüste (durch aufeinander folgende Spinning), für die Herstellung dicker Gerüste (durch Multi-Schichtung mit Hitze und Dunst Glühen), für das Erreichen Sterilität (aseptische Produktion oder Postproduktion Sterilisation) und für die Erreichung entsprechenden biomechanischen Eigenschaften.

Postproduction Verarbeitung von Elektrogesponnene Fasern für Tissue Engineering

Elektrospinning ist eine gebräuchliche und vielseitige Methode zur Herstellung von Gerüsten (oft biologisch abbaubar) für das 3D-Tissue-Engineering.1, 2, 3 Viele Gewebe in vivo ...

Das Ziel dieses Verfahrens ist es, elektrogesponnene biologisch abbaubare Gerüste herzustellen, die sterilisiert werden können und eine ausreichende Dicke sowie geeignete mechanische Festigkeit für die klinische Gewebeengineering-Anwendung aufweisen. Dies wird erreicht, indem zunächst biologisch abbaubare Polymere mittels Elektrospinnen in primäre Architekturen – entweder zufällig ausgerichtet oder gezielt orientiert bzw. sequenziell geschichtet – umgewandelt werden. Der zweite Schritt besteht darin, den Gerüsten nach dem Spinnvorgang Modifikationen zuzuführen, indem mehrere Schichten zusammengefügt und sterilisiert werden.Anschließend werden Zellen in die Gerüste eingebracht, und ihre Leistung während und nach der Kultivierung wird bewertet. Der letzte Schritt besteht darin, die Zellen einem Trainingsprogramm auszusetzen, um die physiologische Belastung nachzuahmen, der sie im Körper begegnen werden, um sie auf die Transplantation vorzubereiten. Letztendlich können wir die Reaktion der Zellen auf körperliche Belastung beurteilen, indem wir die von ihnen als Antwort auf dynamische Spannung produzierte extrazelluläre Matrix messen.Diese Technik ist vielseitig und flexibel und ermögl

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Forschung

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Bioengineering

Biotechnik

Der Prozess der Elektrospinnen Polymere für Tissue Engineering und Zellkulturen ist in diesem Artikel behandelt. Insbesondere wird das Elektrospinnen von photoreaktiven Makromere mit zusätzlichen Verarbeitungsmöglichkeiten Photostrukturierungsverfahren und Multi-Polymer-Elektrospinnen beschrieben.

Elektrospinnen Faserige Polymer Gerüste für Tissue Engineering und Cell Culture

Das Ziel dieser Studie war es, die einheimische dreischichtige Architektur der Arterienwand zu imitieren. Um dies zu erreichen, wurde Elektrospinnen mit der Verwendung eines 3-1 (Eingang-Ausgang) Düse eingesetzt und Mischungen von Polycaprolacton, Elastin und Kollagen.

Tri-geschichteten Elektrospinnen zu Native Arterielle Architektur mit Polycaprolacton, Elastin und Collagen Mimic: A Preliminary Study

Elektrospinnen Techniken können eine Vielzahl von nanofibrous Gerüste für Tissue Engineering oder andere Anwendungen. Wir beschreiben hier ein Verfahren, um die Parameter des Elektrospinnen Lösung und Apparate zu optimieren, um Fasern mit den gewünschten Morphologie und Ausrichtung zu erhalten. Häufige Probleme und Techniken zur Fehlerbehebung werden ebenfalls vorgestellt.

Elektrospinnen Grundlagen: Optimierung Solution und Geräteparameter

Dieses Protokoll kombiniert Elektrospinnen und Mikrosphären, um Gewebegerüste zu entwickeln, die Neuronen lenken. Der Nervenwachstumsfaktor wurde in PLGA-Mikrosphären eingekapselt und in faserige Gerüste aus Hyaluronsäure (HA) elektrogesponnen.  Die Proteinbioaktivität wurde getestet, indem die Gerüste mit den Spinalwurzelganglien des Primärkükens besät und 4-6 Tage lang kultiviert wurden.

Elektro Growth Factor Releasing Mikrosphären in Fasergerüste

Synthese und Herstellung von elektro langen Fasern sich über eine größere Ablagefläche über einen neu gestalteten Sammler aus einem neuartigen biologisch abbaubaren Polymer namens Poly (Glycerin-Dodecanoat) (PGD) wurde berichtet. Die Fasern waren in der Lage, das Wachstum von pluripotenten Zellen aus Maus-Stammzellen zu unterstützen.

Elektro Faser-Gerüste von Poly (Glycerin-dodecandioat) für Ingenieurnervengewebe aus embryonalen Stammzellen der Maus

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur elektroNanoFaserGerüste mit abgestuften Organisation der Fasern herzustellen und zu erforschen ihre Anwendungen bei der Regulierung der Zellmorphologie / Ausrichtung. Farbverläufe in Bezug auf physikalische und chemische Eigenschaften der Nanofasergerüste bieten eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der Biomedizin.

Elektronanofasergerüste mit Abstufungen in Fiber-Organisation

Fortschritte in der Biomaterialtechnologie ermöglichen die Entwicklung dreidimensionaler Konstrukte vom Typ Mehrzelle. Wir haben Elektrospinning-Protokolle entwickelt, um drei einzelne Gerüste herzustellen, um die Hauptstrukturzellen der Atemwege zu kultivieren und ein 3D-In-vitro-Modell der Bronchiolenwand der Atemwege zu erstellen.

Anpassung der Elektrospinnverfahren für einen Dreischicht stellen drei einzigartige Umgebungen<em&gt; In-vitro-</em&gt; Modell der Atemwegswand

Zwei- und dreidimensionale superhydrophobe Polymermaterialien werden durch Elektrospinnen oder Elektrospritzen biologisch abbaubarer Polymere hergestellt, die mit einem Polymer mit niedrigerer Oberflächenenergie ähnlicher Zusammensetzung gemischt werden.

Herstellung Superhydrophobe Polymere Materialien für biomedizinische Anwendungen

Dieses Protokoll dient als ein umfassender Leitfaden, Gerüste über Elektrospinnen mit Polymer zu fabrizieren in eine direkte Schreibmodus schmilzt. Wir beschreiben den Prozess systematisch und definieren Sie die entsprechenden Parameter-Einstellungen für gezielte Gerüst Architekturen zu erreichen.

Elektrospinnen Schreiben von dreidimensionalen Poly(ε-caprolactone) Gerüste mit steuerbaren Morphologien für Tissue Engineering Anwendungen zu schmelzen

Verfahren zur Herstellung eines injizierbaren Matrix-Gel aus dezellularisierte Gewebe und Injektion in...

Herstellung von biologisch abgeleiteten Injizierbare Materialien für Myocardial Tissue Engineering

Lernen Sie die Herstellung elektrogesponnener biologisch abbaubarer Scaffolds für Tissue Engineering. Diese Methode ermöglicht die Erzeugung steriler, mechanisch robuster dreidimensionaler Strukturen mit verbesserter Zellleistung.

Postproduction Verarbeitung von Elektrogesponnene Fasern für Tissue Engineering

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