Name: Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte Self-Montage Formgedächtnispolymer Scaffold (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung eines bioaktiven Formgedächtnispolymer-Scaffolds für kranio-maxillofaziale Defekte mittels Schmelzsalz-Templating und Polydopamin-Beschichtung. Diese Methode fördert die Osteointegration.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Die Autoren danken der Texas A &amp; M University Engineering and Experiment Station (TEES) für die finanzielle Unterstützung dieser Forschung. Lindsay Nail dankt Unterstützung von der Texas A &amp; M Universität Louis Stokes Allianz für Minderheitsbeteiligung (LSAMP) und der National Science Foundation (NSF) Graduate Research Fellowship Program (GRFP). Dawei Zhang dank der Texas A &amp; M University Dissertation Fellowship.

1. Synthesizing PCL-DA Makromer <ol><li> Führen Sie das Acrylierung Reaktion. <ol><li> Wiegen 20 g PCL-Diol (Mn = ~ 10.000 g / mol) in einem 250 ml Rundkolben, der mit einem mit Teflon überzogen Magnetrührstab ausgestattet. </li><li> Lösen Sie die PCL-diol in DCM. <ol><li> Zugabe von 120 mLlof DCM in den Kolben (Konzentration = 0,17 g / ml). </li><li> Platzieren Gummiseptum lose in den Hals des Kolbens, um Druckaufbau zu vermeiden, während auch Verdampfung von DCM zu verhindern. </li><li> Stir-Lösung für ca. 30 min bei ~ 250 Upm, um das Polymer vollständig aufzulösen. </li></ol></li><li> Hinzufügen ~ 6,6 mg 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) zu der Lösung und Rühren lösen. </li><li> Platzieren einem Gummiseptum fest in den Hals des Kolbens. Lassen Sie die Lösung unter Rühren fortgesetzt. </li><li> Durch das Gummiseptum, vorsichtig den Kolben zu spülen mit N 2 ~ 3 min unter Verwendung einer positiven N 2 -Druck Nadel Einlass und einen offenen Nadelals Ventil. </li><li> Nehmen Sie die N 2 Einlass und Auslass. </li><li> Hinzufügen 0,56 ml (4,0 mmol) Triethylamin (Et 3 N) tropfenweise mittels einer Glasspritze mit einer Nadel durch das Gummiseptum eingeführt ausgestattet. </li><li> Hinzufügen 0,65 ml (8,0 mmol) Acrylsäurechlorid tropfenweise mittels einer Glasspritze mit einer Nadel durch das Gummiseptum eingeführt ausgestattet. </li><li> Geben die N 2 Einlass in den Kolben und damit der Inhalt unter einem positiven N 2 Druck für 30 min rühren ~. </li><li> Vorheizen ein Ölbad auf 55 ° C. </li><li> Nach der vorgegebenen ~ 30 Minuten, entfernen Sie die N 2 Einlass und ersetzen Sie das Septum mit einem Kondensator. </li><li> Tauchen Sie den Kolben in den vorgeheizten Ölbad. </li><li> Damit der Inhalt des Kolbens auf 20 h rühren. </li><li> Nach der vorgesehenen 20 Stunden, entfernen Sie den Kolben aus dem Ölbad und ermöglicht Inhalte auf RT abkühlen. </li><li> Mit einem Rotationsverdampfer entfernen DCM Lösungsmittel aus dem Kolben. </li></ol></li><li> Purify das rohe PCL-DA Produkt. <ol><li> In den Kolben, fügen ~ 135 ml Ethylacetat und Auflösen des rohen PCL-DA. </li><li> Gravity Die Lösung wird durch Filterpapier in einen sauberen 250 ml-Rundkolben. (Anmerkung: Die Lösung kann auf das Filterpapier zu verdicken, nicht leicht durchlauf Wenn ja, sorgfältig milder Wärme mit einer Wärmepistole anwendbar.). </li><li> Mit einem Rotationsverdampfer entfernen Ethylacetat-Lösungsmittel aus dem Kolben. </li><li> In den Kolben, fügen ~ 140 ml DCM und lösen das rohe PCL-DA. </li><li> Übertragen Inhalt in einen 500 ml Scheidetrichter gegeben. </li><li> In den Trichter gegeben hinzuzufügen 13,5 ml 2 M Kaliumcarbonat (K 2 CO 3). </li><li> Verschließen Sie den Trichter. Vorsichtig mischen die beiden Schichten durch Invertierung des Trichters und sanft ein- oder zweimal wirbelnden, kümmert sich um den Druck über den Absperrhahn zu lösen. 3 Mal wiederholen. </li><li> Setzen Sie die Kappe mit einer Schicht aus Parafilm und lassen Sie die Mischung zu trennen O / N (~ 12 h). </li><li> Sammeln Sie die unten oderganische Schicht in eine 250 ml-Erlenmeyerkolben. </li><li> Hinzufügen ~ 5 g wasserfreies Magnesiumsulfat (MgSO 4), um den Kolben gegeben und durch vorsichtiges Schwenken. </li><li> Gravity Das Gemisch wird durch qualitative Filterpapier und in einen sauberen 250 ml-Rundkolben. </li><li> Mit einem Rotationsverdampfer entfernen DCM Lösungsmittel aus dem Kolben. </li><li> Trocken unter hohem Vakuum, um restliches DCM zu entfernen. (Hinweis: Die PCL-DA sollte weg von Licht gelagert werden.) </li><li> Bestätigen Acrylierung mit 1 H-NMR 22,23. </li></ol></li></ol> 2. Vorbereitung des SMP Gerüst (Abbildung 1) <ol><li> Bereiten Sie die Salzschmelze-Vorlage. <ol><li> Verwenden ein 425 um Sieb zu Natriumchlorid (NaCl) Partikel mit einem Durchmesser erhalten ~ 460 ± 70 um. (Hinweis: Die mittlere Teilchengröße kann von Rasterelektronenmikroskopie [SEM] Bilder mit ImageJ Software bestätigt werden.) 14 </li><li> In einen 3 ml-Glasfläschchen (ID = 12,9 mm), fügen 1,8 g des zuvor gesiebt NaCl. </li><li> Langsame Zugabe in vier Portionen, 7,5 Gew% (bezogen auf Salzgewicht) DI Wasser (0.146 g) in das Fläschchen. Mix mit einem Metallspatel nach der Zugabe jeder Portion Wasser. </li><li> Verschließe das Röhrchen, wickeln Sie sie in Gewebe und legen vertikal in ein Zentrifugenröhrchen. Zentrifuge für 15 min bei 3.220 x g. </li><li> Entfernen Sie den Deckel und lassen Sie an der Luft trocknen O / N (~ 12 h). </li></ol></li><li> In einer neuen Glasfläschchen, bereiten eine &quot;Makromerlösung&quot; durch Kombination von 0,15 g PCL-DA pro ml DCM. (Hinweis:. Zum einen Gerüst, ~ 1 ml Lösung vorbereitet werden) Cap und mischen Sie die Lösung mit hoher Geschwindigkeit auf einem Vortex-Mischer für ca. 1 min. </li><li> In einer neuen 3-ml-Glasgefäß, bereiten eine &quot;Photoinitiatorlösung&quot; auf Basis von 10 Gew% 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (DMP) in 1-Vinyl-2-pyrrolidinon (NVP). Kombinieren 0,115 g DMP in 1 ml NVP. (Anmerkung: Bei einem Gerüst, ~ 180 &amp; mgr; l ist erforderlich.) Cap, in Alufolie wickeln (um Licht zu blockieren) und mischen Sie die Lösung mit hoher Geschwindigkeit auf einem Vortex-Mischerfür ca. 1 min. (Hinweis: Wenn in fortgeschrittenen vorbereitet, sollte die Lösung im Kühlschrank aufbewahren und vor Licht geschützt werden.) </li><li> Wickeln Sie das Fläschchen mit dem Makromerlösung (ohne Cap) mit Aluminiumfolie (um Licht zu blockieren) und fügen über eine Pipette 15 Vol% (bezogen auf das Gesamtvolumen des Makromerlösung) des Photoinitiatorlösung. Cap und mischen Sie die Lösung mit hoher Geschwindigkeit auf einem Vortex-Mischer für ca. 1 min. </li><li> Wickeln Sie das Fläschchen mit dem geschmolzenen Salz-Vorlage (ohne Cap) mit Aluminiumfolie (um Licht zu blockieren) und fügen über eine Pipette die zuvor hergestellte Makromer / Photoinitiatorlösung (~ 0,6 ml oder bis die Vorlage vollständig bedeckt ist). </li><li> Verschließe das Röhrchen, wickeln Sie sie in Gewebe und legen vertikal in ein Zentrifugenröhrchen. Zentrifugieren für 10 min bei 1.260 · g, um die Makromerlösung ganzen Schablone zu verteilen. </li><li> Entfernen Sie die Aluminiumfolie, uncap das Fläschchen und setzen mit UV-Licht (365 nm, 25 W) für 3 min. Luft trocknen O / N. </li><li> Entfernen Sie die &quot;salzhaltigen scaffold &quot;aus dem Fläschchen mit einer Pinzette nach Scoring und Brechen der Oberseite der Glasfläschchen. </li><li> In einem 400 ml Becherglas, herzustellen ~ 200 ml eines Wasser / Ethanol-Lösungsmittel (1: 1 vol: vol). </li><li> Pflegen Sie das Gerüst in der Wasser / Ethanol-Lösungsmittel für 4 Tage mit täglichen Änderungen Lösungsmittel getaucht. </li><li> Nehmen Sie das Gerüst von dem Lösungsmittel und der Luft trocknen O / N. </li></ol> 3. Anwenden Polydopamine Coating auf SMP-Gerüst (Abbildung 1) <ol><li> In 400 ml Becherglas mit einem Teflon bedeckten Rührstab, bereiten ~ 200 ml eines Dopamin-Hydrochloridlösung (2 mg / ml in 10 mM Tris-Puffer, pH = 8,5, 25 ºC). Rühre bei ~ 150 Upm. </li><li> Legen Sie eine Einweg-Injektionsnadel (Länge = 40 mm; Gauge = 20) in das Gerüst, ~ die Hälfte der Strecke durch das Schafott. Wickeln Sie ein Draht um den Nadelansatz. </li><li> Unterzutauchen das Gerüst (mit der Nadelnabe über der Oberfläche der Lösung) in die gerührte Lösung Dopamin durch Verankern des Drahtes auf dem Rand des Bechers. </li><li> Entgasen Gerüst indem eine Spritze in das Nadelverbindungsstück und dessen Verwendung, um Luft aus dem Gerüst zu ziehen. (Anmerkung: Die Entgasung ist abgeschlossen, wenn keine Luft mehr entfernt werden kann, und die Lösung wurde komplett das Gerüst infiltriert.) </li><li> Pflegen Sie das Gerüst in der Dopamin-Lösung unter Rühren für 16 Stunden unter Wasser. </li><li> Nehmen Sie das Gerüst aus der Lösung und entfernen Sie die Nadel. Spülen mit DI-Wasser und trocken in einem Vakuumofen bei Raumtemperatur für 24 Stunden. </li><li> Legen Sie das Gerüst in einem 85 ºC Ofen für 1 Stunde. </li><li> Ermöglichen das Gerüst auf RT abkühlen. Die endgültige zylindrische Gerüst wird ~ 6 mm Durchmesser x ~ 5 mm hoch sein. </li></ol> 4. Auswerten &quot;Self-Montage&quot; Verhalten <ol><li> Bereiten Sie eine &quot;irreguläre CMF Defektmodell&quot; mit einem Blatt aus Hartplastik, deren Dicke ca. 5 mm. Mit einem Bohrer, um einen Hohlraum in dem Kunststoffblatt mit einem mittleren Durchmesser von etwas weniger als ca. 6 mm zu erzeugen, wie in 2A gezeigt. </li><li> In abEaker Wärme DI-Wasser (die den klinischen Einsatz von Kochsalzlösung) auf eine Temperatur von ca. 60 ºC. </li><li> Legen Sie das Gerüst in das Becherglas von ~ 60 ° C Wasser. Verwenden einer Pinzette, um das Gerüst unter der Wasseroberfläche zu drücken, Belichten alle Bereiche zum Wasser. Fahren Sie für ca. 2 Min oder bis das Gerüst spürbar gemildert (2B). </li><li> Nehmen Sie das Gerüst aus dem Becherglas und drücken Sie sofort (von Hand) in das Modell Defekt. </li><li> Es wird auf RT (~ 5-10 min) (2C) zu kühlen. </li><li> Von dem Defekt zu entfernen, um den neuen, temporären Form fixiert und die Rückkehr der relativ starren Zustand (2D) zu beobachten. </li></ol> 5. Testen Formgedächtnisverhalten <ol><li> Verwendung eines dynamisch-mechanischen Analysators (DMA, zB einem TA Instruments Q800 wie hier verwendet), und führen eine Spannung-gesteuerte zyklische thermischer mechanischer Kompressionstest auf einem Gerüst über zwei Zyklen (N), die Form fixity (R f) zu bestimmen, undFormwiederherstellung (R r) (Abbildung 3). <ol><li> Äquilibrieren bis 60 ° C (T high) für 5 min. </li><li> Zu komprimieren, um eine maximale Dehnung (ε m = 50%) bei 50% / min. </li><li> Halten Sie bei ε m (5 min). </li><li> Kühlen auf 25 ° C (T low) und für 10 Minuten beibehalten, um die temporäre Form zu fixieren. </li><li> Entfernen Sie die Last. </li><li> Messen Sie die Bruchdehnung im spannungsfreien Zustand (ε u). </li><li> Aufwärmen auf 60 ° C (T hoch) und für 10 Minuten beibehalten, um die permanente Form zurückzugewinnen. </li><li> Messen Sie die wiederhergestellte Dehnung (ε p). </li><li> Während noch bei 60 ° C (T high), starten Sie den 2. Zyklus (N = 2) durch Zusammendrücken des Gerüsts zu 50% der Höhe nach dem 1. Zyklus gewonnen (N = 1). </li><li> Wiederholen 5.1.3-5.1.8 Für N = 2. </li><li> Berechnen R f und R r für N = 1 und 2 unter Verwendung der folgenden Gleichungen: R f (N) = [ε u (n) / ε m] r R (N) = [ε m - ε p (N)] / [ε m - ε p (N -1)] </li></ol></li></ol> 6. Visualisierung Porengröße und Interkonnektivität <ol><li> Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie (SEM; zB eine FEI Quanta SEM, wie hier verwendet), beobachten die Porengröße und Interkonnektivität. <ol><li> Mit einer Pinzette die SMP-Gerüst zu halten, tauchen in flüssigem N 2 für 1 min. </li><li> Von flüssigem N 2 und Bruch entlang der Mitte des Gerüsts mit einer Rasierklinge zu entfernen. </li><li> Verwendung von Kohlenstoffband, befestigen eine der SMP Gerüsthälften auf die ProbeStufe mit dem Bruchfläche nach oben zeigt. </li><li> Sputter-Mantel mit Au-Pt (~ 4 nm). </li><li> Erfassen die REM-Aufnahme bei einer empfohlenen Beschleunigungsspannung von 10-15 kV (4A). </li></ol></li></ol> 7. Prüfung von in-vitro-Bioaktivität <ol><li> In ein 50 ml Zentrifugenröhrchen, fügen ~ 30 ml 1X SBF 24. </li><li> Besorgen Sie sich ein Gerüst in seiner ursprünglichen, zylindrisch geformten permanenten Form. Schneiden Sie das Gerüst in die Hälfte (über den kreisförmigen Rand) mit einem sauberen Klinge. </li><li> Legen Sie eine einzelne Gerüsthälfte in die vorbereitete Zentrifugenröhrchen und Kappe. </li><li> Aufrechterhaltung des Rohrs bei 37 ° C in einem Wasserbad unter statischen Bedingungen ohne SBF ändert. </li><li> Nach 14 Tagen, entfernen Sie das Gerüst aus dem SBF und der Luft trocknen für 24 Stunden. </li><li> Verwendung von Kohlenstoffband, bringen Sie das Gerüst auf den Probentisch mit der Bruchfläche nach oben zeigt. </li><li> Sputter-Mantel mit Au-Pt (~ 4 nm). </li><li> Nehmen Sie das SEM-Bild bei einer Wiedergelobt Beschleunigungsspannung von 10-15 kV (4B). </li></ol>

<ol><li>Neovius, E., Engstrand, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Craniofacial+reconstruction+with+bone+and+biomaterials%3A+review+over+the+last+11+years%5BTitle%5D)+AND+%22J+Plast+Reconstr+Aesthet+Surg%22%5BJournal%5D)">Craniofacial reconstruction with bone and biomaterials: review over the last 11 years.</a> J Plast Reconstr Aesthet Surg. 63, 1615-1623 (2010).</li>
<li>Elsalanty, M. E., Genecov, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+grafts+in+craniofacial+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Craniomaxillofac+Trauma+Reconstr%22%5BJournal%5D)">Bone grafts in craniofacial surgery.</a> Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2, 125-134 (2009).</li>
<li>Hollister, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+craniofacial+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Orthod+Craniofacial+Res%22%5BJournal%5D)">Engineering craniofacial scaffolds.</a> Orthod Craniofacial Res. 8, 162-173 (2005).</li>
<li>Albrektsson, T., Johansson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteoinduction%2C+osteoconduction+and+osseointegration%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Spine+J%22%5BJournal%5D)">Osteoinduction, osteoconduction and osseointegration.</a> Eur Spine J. 10, S96-S101 (2001).</li>
<li>Blokhuis, T. J., Arts, J. J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioactive+and+osteoinductive+bone+graft+substitutes%3A+Definitions%2C+facts+and+myths%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">Bioactive and osteoinductive bone graft substitutes: Definitions, facts and myths.</a> Injury. 42, S26-S29 (1016).</li>
<li>Zhang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bioactive+%E2%80%9Cself-fitting%E2%80%9D+shape+memory+polymer+scaffold+with+potential+to+treat+cranio-maxillo+facial+bone+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">A bioactive “self-fitting” shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects.</a> Acta Biomater. 10, 4597-4605 (2014).</li>
<li>Lendlein, A., Kelch, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape-memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Shape-memory polymers.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 41, 2034-2057 (2002).</li>
<li>Hu, J., Zhu, Y., Huang, H., Lu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+shape-memory+polymers%3A+Structure%2C+mechanism%2C+functionality%2C+modeling+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism, functionality, modeling and applications.</a> Prog Polym Sci. 37, 1720-1763 (2012).</li>
<li>Middleton, J. C., Tipton, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+biodegradable+polymers+as+orthopedic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices.</a> Biomaterials. 21, 2335-2346 (2000).</li>
<li>Sun, H., Mei, L., Song, C., Cui, X., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+in+vivo+degradation%2C+absorption+and+excretion+of+PCL-based+implant%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The in vivo degradation, absorption and excretion of PCL-based implant.</a> Biomaterials. 27, 1735-1740 (2006).</li>
<li>Woodruff, M. A., Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+return+of+a+forgotten+polymer-Polycaprolactone+in+the+21st+century%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century.</a> Prog Polym Sci. 35, 1217-1256 (2010).</li>
<li>Wang, S., Lu, L., Gruetzmacher, J. A., Currier, B. L., Yaszemski, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterizations+of+biodegradable+and+crosslinkable+poly%28%CE%B5-caprolactone+fumarate%29%2C+poly%28ethylene+glycol+fumarate%29%2C+and+their+amphiphilic+copolymer%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterizations of biodegradable and crosslinkable poly(ε-caprolactone fumarate), poly(ethylene glycol fumarate), and their amphiphilic copolymer.</a> Biomaterials. 27, 832-841 (2006).</li>
<li>Zhang, D., Petersen, K. M., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inorganic-organic+shape+memory+polymer+%28SMP%29+foams+with+highly+tunable+properties%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Inorganic-organic shape memory polymer (SMP) foams with highly tunable properties.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5, 186-191 (2012).</li>
<li>Zhang, D., Burkes, W. L., Schoener, C. A., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+inorganic-organic+shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Porous inorganic-organic shape memory polymers.</a> Polymer. 53, 2935-2941 (2012).</li>
<li>Van der Stok, J., Van Lieshout, E. M., El-Massoudi, Y., Van Kralingen, G. H., Patka, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+substitutes+in+the+Netherlands-a+systematic+literature+review%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Bone substitutes in the Netherlands-a systematic literature review.</a> Acta Biomater. 7, 739-750 (2011).</li>
<li>Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mussel-inspired+surface+chemistry+for+multifunctional+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings.</a> Science. 318, 426-430 (2007).</li>
<li>Hong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-covalent+self-assembly+and+covalent+polymerization+co-contribute+to+polydopamine+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Non-covalent self-assembly and covalent polymerization co-contribute to polydopamine formation.</a> Adv Funct Mater. 22, 4711-4717 (2012).</li>
<li>Ryu, J., Ku, S. H., Lee, H., Park, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mussel-inspired+polydopamine+coating+as+a+universal+route+to+hydroxyapatite+crystallization%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Mussel-inspired polydopamine coating as a universal route to hydroxyapatite crystallization.</a> Adv Funct Mater. 20, 2132-2139 (2010).</li>
<li>Lee, Y. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polydopamine-mediated+immobilization+of+multiple+bioactive+molecules+for+the+development+of+functional+vascular+graft+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials.</a> Biomaterials. 33, 8343-8352 (2012).</li>
<li>Wu, C., Fan, W., Chang, J., Xiao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mussel-inspired+porous+SiO+2+scaffolds+with+improved+mineralization+and+cytocompatibility+for+drug+delivery+and+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Mussel-inspired porous SiO 2 scaffolds with improved mineralization and cytocompatibility for drug delivery and bone tissue engineering.</a> J Mater Chem. 21, 18300-18307 (2011).</li>
<li>Ku, S. H., Ryu, J., Hong, S. K., Lee, H., Park, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((General+functionalization+route+for+cell+adhesion+on+non-wetting+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">General functionalization route for cell adhesion on non-wetting surfaces.</a> Biomaterials. 31, 2535-2541 (2010).</li>
<li>Schoener, C. A., Weyand, C. B., Murthy, R., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+memory+polymers+with+silicon-containing+segments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Shape memory polymers with silicon-containing segments.</a> J Mater Chem. 20, 1787-1793 (2010).</li>
<li>Zhang, D., Giese, M. L., Prukop, S. L., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28%CE%B5-caprolactone%29-based+shape+memory+polymers+with+variable+polydimethylsiloxane+soft+segment+lengths%5BTitle%5D)+AND+%22J+Polym+Sci+Pol+Chem%22%5BJournal%5D)">Poly(ε-caprolactone)-based shape memory polymers with variable polydimethylsiloxane soft segment lengths.</a> J Polym Sci Pol Chem. 49, 754-761 (2011).</li>
<li>Kokubo, T., Takadama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+useful+is+SBF+in+predicting+in+vivo+bone+bioactivity%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity.</a> Biomaterials. 27, 2907-2915 (2006).</li>
<li>Murphy, W. L., Dennis, R. G., Kileny, J. L., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt+fusion%3A+an+approach+to+improve+pore+interconnectivity+within+tissue+engineering+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Salt fusion: an approach to improve pore interconnectivity within tissue engineering scaffolds.</a> Tissue Eng. 8, 43-52 (2002).</li>
<li>Yang, Q., Chen, L., Shen, X., Tan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+polycaprolactone+tissue+engineering+scaffolds+by+improved+solvent+casting%2Fparticulate+leaching+method%5BTitle%5D)+AND+%22J+Macromol+Sci+Phys%22%5BJournal%5D)">Preparation of polycaprolactone tissue engineering scaffolds by improved solvent casting/particulate leaching method.</a> J Macromol Sci Phys. 45, 1171-1181 (2006).</li>
<li>Madbouly, S. A., Kratz, K., Klein, F., Lüzow, K., Lendlein, A. Thermomechanical behaviour of biodegradable shape-memory polymer foams. 2009 MRS Spring Meeting, 1190, Mater Res Soc Symp Proc. (2009).</li>
<li>Luo, X., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+shape+memory+elastomeric+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of shape memory elastomeric composites.</a> Macromolecules. 42, 7251-7253 (2009).</li>
<li>Lendlein, A., Schmidt, A. M., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AB-polymer+networks+based+on+oligo%28%C9%9B-caprolactone%29+segments+showing+shape-memory+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">AB-polymer networks based on oligo(ɛ-caprolactone) segments showing shape-memory properties.</a> Proc Natl Acad Sci. 98, 842-847 (2001).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines polydopamine beschichtet, PCL basierende Gerüst deren Selbstschlüssige Verhalten sowie Osteoinduktivität und Bioaktivität, macht es von Interesse bei der Behandlung von irregulären CMF Knochendefekten. Aspekte des Protokolls kann verändert werden, um verschiedene Gerüst Merkmale ändern. Das Protokoll beginnt mit Acrylierung eines PCL-diol zur UV-Härtung zu ermöglichen. In der dargestellten Beispiel ist das PCL-diol M n ~ 10.000 g /...

Zur Zeit als Goldstandard der Kiefer- und Gesichts (CMF) Knochendefekt-Behandlungen, ist die Transplantation von autologen Transplantaten geerntet durch komplexe Transplantation Verfahren, Entnahmemorbidität und der begrenzten Verfügbarkeit 1 behindert. Eine besondere Schwierigkeit ist die Gestaltung und Befestigung des starren Autotransplantat fest in den Defekt, um die Osseointegration zu erhalten und Transplantat Resorption verhindern. Tissue Engineering ist als alternative Strategie zur Autotransplantation und synthetischen Knochenersatzmaterialien (zB Knochenzement) 2,3 untersucht. Entscheidend für den Erfolg einer Tissue-Engineering-Ansatz ist ein Gerüst mit einem bestimmten Satz von Eigenschaften. Erstens, um die Osseointegration zu erreichen, muss das Gerüst engem Kontakt mit angrenzenden Knochengewebe 4 zu bilden. Das Gerüst sollte auch osteokonduktive werden, wodurch die Zellmigration, Nährstoffdiffusion und neotissue Abscheidung 4,5. Dieses Verhalten ist in der Regel mit biologisch abbaubaren sca erreichtffolds die eine hochgradig vernetzten Porenmorphologie. Schließlich sollte das Gerüst bioaktiven sein, um die Integration und Bindung mit umgebenden Knochengewebe 5 zu fördern. Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine Gewebetechnik Gerüst mit diesen Eigenschaften herzustellen. Wichtig ist, weist dieses Gerüst die Fähigkeit, &quot;self-fit&quot; in unregelmäßige CMF Defekte aufgrund seiner Formgedächtnisverhalten 6. Thermoresponsive Formgedächtnispolymere (SMP) sind dafür bekannt, Formänderung bei Belichtung unterziehen, um zu heizen 7,8. SMPs sind von &quot;Netzpunkte&quot; (dh chemische oder physikalische Vernetzungen), die die permanente Form und &quot;Schaltsegmente&quot;, die die temporäre Form zu erhalten und wiederherzustellen die permanente Form festzustellen, besteht. Die Schaltsegmente weisen eine Wärmeübergangstemperatur (T trans) entspricht, entweder die Glasübergangs (Tg) oder Schmelzübergang (Tm) des Polymers. AlsFolglich können SMPs nacheinander in eine temporäre Form bei T&gt; T trans, in der temporären Form bei T &lt;T trans fixiert verformt werden und wiedergewonnen, um die permanente Form bei T&gt; T trans. Somit wird ein SMP-Gerüst &quot;Selbst-Montage&quot; in einem CMF Defekt erreichen könnte wie folgt 6. Nach der Belichtung mit warmer Kochsalzlösung (T&gt; T trans), wäre ein SMP-Gerüst werden zu formbaren, wodurch eine allgemein vorbereiteten zylindrischen Gerüst Hand gepressten in einem unregelmäßigen defekt sein, mit Formrück Förderung Expansion des Gerüsts des Mangels Grenze. Beim Abkühlen (T &lt;T trans), würde das Gerüst seiner relativ starrer Zustand zurück, mit Formstarrheit seiner neuen temporären Form innerhalb des Defekts erhalten bleibt. In diesem Protokoll wird ein SMP-Gerüst von Polycaprolacton (PCL) hergestellt, ein biologisch abbaubares Polymer intensiv untersucht für die Geweberegeneration und andere biomedizinische Anwendungen 9-11. Für Formgedächtnis, the T m von PCL dient als die T trans und variiert zwischen 43 und 60 ºC, abhängig vom Molekulargewicht des PCL 12. In diesem Protokoll wird die T trans (dh T m) des Gerüstes beträgt 56,6 ± 0,3 ºC 6. Um Osteokonduktivität zu erreichen, wurde ein Protokoll entwickelt, um PCL-basierten SMP Gerüste mit stark miteinander verbundenen Poren auf der Basis eines Lösungsmittelgießen Partikel-Laugung (SCPL) Methode 6,13,14 zu machen. Polycaprolacton-diacrylat (PCL-DA) (M n = ~ 10.000 g / mol) wurde verwendet, um eine schnelle, photochemischen Vernetzung zu ermöglichen, und wurde in Dichlormethan (DCM) gelöst, um Lösungsmittel-Gießen über der Salzvorlage ermöglichen. Nach der photochemischen Härtung und Lösungsmittelverdampfung wurde das Salz Vorlage durch Auslaugen in Wasser entfernt. Die durchschnittliche Salzgröße regelt Gerüstporengröße. Wichtig ist, das Salz-Vorlage mit Wasser verschmolzen wurde vor der Lösungsmittel-Gießen zur Poren interconnectivi erreichenty. Bioaktivität wurde auf Porenwänden 6 zu der SMP-Gerüst durch die in situ-Bildung eines polydopamine Beschichtung verliehen wird. Bioaktivität wird häufig durch Einschluß von Glas oder Glaskeramik-Füllstoffe 15 in Gerüste eingebracht. Doch diese können zu unerwünschten spröden mechanischen Eigenschaften zu geben. Dopamin ist gezeigt worden, um eine haftende, dünne polydopamine Schicht auf einer Vielzahl von Substraten 16-19 bilden. In diesem Protokoll wurde die SMP Gerüst einer leicht basischen Lösung (pH = 8,5) von Dopamin zogen, um eine Beschichtung von polydopamine nanothick auf allen Porenwandoberflächen 6 bilden. Zusätzlich zur Verbesserung Oberflächenhydrophilie für verbesserte Zelladhäsion und Ausbreitung hat polydopamine gezeigt worden bioaktiven in Bezug auf die Bildung von Hydroxyapatit (HAp) bei Belichtung mit simulierter Körperflüssigkeit (SBF) 18,20,21 sind. In einem letzten Schritt wird das beschichtete Gerüst ausgesetzt Behandlung bei 85 ºC (T&gt; T trans) wh erhitzenich führt zu Verdichtung Schafott. Wärmebehandlung wurde bereits erwähnt die für Gerüstformgedächtnisverhalten zu sein, möglicherweise aufgrund PCL kristallinen Domänen Reorganisation um eine größere Nähe 14. Wir beschreiben außerdem die Methoden, um die Selbstsitz Verhalten innerhalb einer unregelmäßigen Modell Defekt zu charakterisieren, Formgedächtnisverhalten in Bezug auf Belastung gesteuerte zyklische thermomechanische Druckversuche (dh Wiederherstellung der Form und Gestalt Festigkeit), Porenmorphologie und In-vitro-Bioaktivität. Strategien zur Gerüsteigenschaften maßzuschneidern werden ebenfalls vorgestellt.

<table><tbody><tr><td>Polycaprolacton-diol (Mn ~ 10.000 g/mol)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440752</td><td></td></tr><tr><td>Dichlormethan (DCM)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D65100</td><td>Getrocknet über 4A Molekularsiebe</td></tr><tr><td>4-Dimethylaminopyridin (DMAP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D5640</td><td></td></tr><tr><td>Triethylamin (Et3N)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td></td></tr><tr><td>Acryloylchlorid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A24109</td><td></td></tr><tr><td>Ethylacetat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>319902</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumcarbonat (K2CO3)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209619</td><td></td></tr><tr><td>wasserfreies Magnesiumsulfat (MgSO4)</td><td>Fisher</td><td>M65</td><td></td></tr><tr><td>Natriumchlorid (NaCl)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (DMP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>196118</td><td></td></tr><tr><td>1-Vinyl-2-pyrrolidinon (NVP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>V3409</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459844</td><td></td></tr><tr><td>Dopaminhydrochlorid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H8502</td><td></td></tr><tr><td>Tris-Puffer (2mol/L)</td><td>Fisher</td><td>BP1759</td><td>Wird bei einer Konzentration von 10 mM verwendet, pH = 8,5</td></tr><tr><td>Sieb</td><td>VWR</td><td>47729-972</td><td></td></tr><tr><td>UV-Transilluminator (365 nm, 25 W)</td><td>UVP</td><td>95-0426-02</td><td></td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5810 R</td><td></td></tr><tr><td>Dynamic Mechanical Analyzer (DMA)</td><td>TA Instruments</td><td>Q800</td><td></td></tr><tr><td>High Resolution Sputter Coater</td><td>Cressington</td><td>208HR</td><td></td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskop (REM)</td><td>FEI</td><td>Quanta 600</td><td></td></tr></tbody></table>

herstellung eines bioaktiven, pcl-basierte &quot;self-montage&quot; formgedächtnispolymer scaffold

Fabrication of a Bioactive, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Scaffold

Tissue Engineering wurde als alternative Strategie für die Behandlung von Cranio-maxillofacial (CMF) Knochendefekten kritischer Größe untersucht. Entscheidend für den Erfolg dieses Ansatzes ist ein Gerüst, das in der Lage ist, sich konform in einen unregelmäßigen Defekt einzufügen und gleichzeitig die erforderliche biologische Abbaubarkeit, Porenvernetzung und Bioaktivität aufweist. Aufgrund ihrer Formwiederherstellungs- und Fixierungseigenschaften könnten Gerüste aus Formgedächtnispolymer (SMP) einen "selbstanpassenden" Defekt erreichen. Auf diese Weise würde das SMP-Gerüst nach der Einwirkung von warmer Kochsalzlösung (~60 ºC) formbar werden, so dass es von Hand in einen unregelmäßigen Defekt gedrückt werden kann. Eine anschließende Abkühlung (~37 ºC) würde das Gerüst innerhalb des Defekts wieder in seinen relativ steifen Zustand versetzen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, beschreibt dieses Protokoll die Herstellung von SMP-Gerüsten, die durch die photochemische Aushärtung von biologisch abbaubarem Polycaprolacton-Diacrylat (PCL-DA) unter Verwendung eines Solvent-Casting-Partikellaugungsverfahrens (SCPL) hergestellt werden. Eine geschmolzene Salzschablone wird verwendet, um eine Porenvernetzung zu erreichen. Um die Bioaktivität zu realisieren, wird eine Polydopamin-Beschichtung auf die Oberfläche der Porenwände des Gerüsts aufgebracht. Die Charakterisierung des Selbstanpassungs- und Formgedächtnisverhaltens, der Poreninterkonnektivität und der in vitro Bioaktivität wird ebenfalls beschrieben.

Die resultierende PCL basierende MMP-Gerüst ist in der Lage selbst passend in einem Modell CMF Defekt (Abbildung 2). Nach kurzer Einwirkung von Salzlösung (~ 60 ° C) erwärmen, erweicht die zylindrische Gerüst ermöglicht das Gerüst manuell in gedrückt werden und innerhalb des Modells Defekt zu erweitern. Nach dem Abkühlen auf RT wird das Gerüst in die neue temporäre Form, die nach der Entnahme aus dem Defekt zurückgehalten wird fixiert. Die Formgedächtnisverhalten eines SMP-G...

Gerüste, die in kranio-maxillofaziale (CMF) Knochendefekte passen können und gleichzeitig Osteokonduktivität und Bioaktivität aufweisen, sind von Interesse. Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines Formgedächtnisgerüsts auf der Basis von Polycaprolactondiacrylat (PCL-DA) unter Verwendung eines Lösungsmittelguss-Partikelauslaugungsverfahrens (SCPL) unter Verwendung einer geschmolzenen Salzschablone und des Aufbringens einer bioaktiven Polydopaminbeschichtung.

Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte &quot;Self-Montage&quot; Formgedächtnispolymer Scaffold

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, ein Formgedächtnis-Polymer- oder SMP-Gerüst herzustellen, das in der Lage ist, sich selbst in einen unregelmäßigen kranio-mandalen Defekt einzupassen, um die osteointegrative Einheilung zu fördern. Dies wird erreicht, indem zunächst eine zusammengeschmolzene Salzform mithilfe von Lösungsmittelabguss und der photochemischen Aushärtung von Polycaprolacton-Diacryl erzeugt wird. Auf dieser Salzform entsteht ein Gerüst mit der hochgradig miteinander verbundenen Porosität, die für die Osteokonduktivität erforderlich ist.Als zweiter Schritt wird das Gerüst mit Polydopamin beschichtet, das Bioaktivität verleiht. Anschließend wird das Gerüst mit warmer Kochsalzlösung behandelt, wodurch es formschlüssig in ein unregelmäßiges Modell eingepasst werden kann. Die Ergebnisse der Defektanalyse zeigen eine Eigenpassung, jedoch geringe Vernetzung und Bioaktivität, basierend auf den Pressfit-Ergebnissen, Aufnahmen mittels Rasterelektronenmikroskopie und der in-vitro-Bildung von Hydroxylapatit.Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie der autologen Transplantation, liegt darin, dass die erzielte anpassungsfähige Passform maßgeblich die Osteointegration und Knochenheilung unterstützt. Lindsey Nail, eine Doktorandin in meinem Labor, demonstriert dieses Verfahren. Um mit der Vorbereitung des Gerüsts zu beginnen, sieben Sie zunächst Natriumchlorid durch ein 425 µm-Sieb und geben Sie 1,8 Gramm davon in vier Portionen in ein 3-Liter-Glaskolben. Geben Sie langsam 146 Milligramm entionisiertes Wasser zum Kolben hinzu und mischen Sie mit einem Metallspatel.Nach jeder Zugabe das Gefäß verschließen, in ein Tuch einwickeln und senkrecht in ein Zentrifugenröhrchen stellen. Das Röhrchen 15 Minuten lang zentrifugieren, anschließend öffnen und die Lösung über Nacht an der Luft trocknen lassen. Nach der Synthese von P-C-L-D-A gemäß dem schriftlichen Protokoll eine Makerationlösung herstellen, die 150 Milligramm P-C-L-D-A pro Milliliter Chloromethan in einem Glasgefäß enthält, das Gefäß verschließen, in Aluminiumfolie einwickeln und eine Minute lang verwirbeln.Bereiten Sie anschließend eine Photoinitiatorlösung vor, die 115 Milligramm DMP in einem Milliliter eines Vinyls, zwei Peron in einem Glasfläschchen enthält. Verschließen Sie das Fläschchen erneut, wickeln Sie es in Folie ein und wirbeln Sie es eine Minute lang im Vortex. Pipettieren Sie die Photoinitiatorlösung in die Makerationlösung, um eine Mischung mit einem Volumenanteil von 15 % zu erhalten, und wirbeln Sie das Fläschchen eine Minute lang im Vortex. Als Nächstes umwickeln Sie das Gefäß, das das Salzgerüst enthält, mit Folie und geben die Mischung aus Photoinitiator und Macerat so lange hinzu, bis das Salz bedeckt ist. Verschließen Sie das Gefäß, wickeln Sie es in Tissue ein und stellen Sie es senkrecht in ein Zentrifugenröhrchen. Zentrifugieren Sie das Röhrchen 10 Minuten lang.Als Nächstes die Folie entfernen, das Fläschchen entkorken und die Lösung drei Minuten lang ultraviolettem Licht aussetzen. Anschließend die Lösung über Nacht an der Luft trocknen lassen, das Glas anritzen und mit einer Pinzette den oberen Teil des Fläschchens abbrechen. Das Scaffold vier Tage lang in einer Wasser-Ethanol-Lösung im Verhältnis 1:1 umfüllen, wobei die Lösung täglich erneuert wird.Entfernen Sie abschließend das SMP-Gerüst und lassen Sie es über Nacht an der Luft trocknen. Um zunächst die Polydopamin-Beschichtung aufzubringen, führen Sie eine 20-Gauge-Nadel zur Hälfte durch das SMP-Gerüst und wickeln anschließend einen Draht um den Nadelaufsatz. Tauchen Sie das Gerüst in 200 Milliliter einer gerührten Dopaminlösung ein und halten Sie den Nadelaufsatz durch Befestigung des Drahtes am Rand des Bechers über der Lösung. Als Nächstes setzen Sie eine Spritze in die Nadelhalterung ein und ziehen den Kolben, um die Luft aus dem Gerüst zu entfernen. Nachdem das Gerüst vollständig entgast ist, lassen Sie es 16 Stunden lang untergetaucht. Entfernen Sie das Gerüst aus der Lösung und nehmen Sie die Nadel heraus.Anschließend den Scaffhold mit entionisiertem Wasser spülen und 24 Stunden im Vakuumofen bei Raumtemperatur trocknen. Den Scaffhold dann eine Stunde lang in einem Trocknungsofen bei 85 Grad Celsius platzieren. Zum Schluss den Scaffhold entfernen und auf Raumtemperatur abkühlen lassen.Zunächst bereiten Sie ein Defektmodell vor, indem Sie eine unregelmäßige Hohlräume mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa sechs Millimetern in eine fünf Millimeter dicke Platte aus hartem Kunststoff bohren. Anschließend wird das SMP-Gerüst zwei Minuten lang in einem Becher mit entionisiertem Wasser bei etwa 60 Grad Celsius eingetaucht. Prüfen Sie, ob das Gerüst deutlich weicher geworden ist, indem Sie mit einer Pinzette seine Form verändern.Entfernen Sie das aufgeweichte Gerüst mit einer Pinzette aus dem Wasser und drücken Sie es von Hand in das Defektmodell. Lassen Sie das Gerüst auf Raumtemperatur abkühlen und nehmen Sie es anschließend aus dem Defektmodell heraus. Untersuchen Sie die neu fixierte temporäre Form, um Füllung, Durchgängigkeit und Größe zu beurteilen.Zuerst tauchen Sie das SMP-Gerüst mithilfe einer Pinzette für eine Minute in flüssigen Stickstoff ein. Danach brechen Sie das Gerüst mit einer sauberen Rasierklinge entlang der Mitte. Befestigen Sie anschließend eine der Gerüst-Hälften mit der Bruchfläche nach oben auf der Probenhalterung.Das Gerüst mit einem Gold-Platin-Legierung durch Kohlenstoffband-Bedampfung auf einer Tiefe von etwa vier Nanometern beschichten. Die Probe in das REM laden und das Bild bei einer Beschleunigungsspannung von 10 bis 15 Kilovolt aufnehmen. Zur Charakterisierung der in-vitro-Bioaktivität.Schneiden Sie zunächst ein zylindrisches SMP-Gerüst mit einer sauberen Klinge entlang der kreisförmigen Kante in zwei Hälften. Geben Sie eine Hälfte des Gerüsts in ein Reagenzglas mit 30 Milliliter simulierte Körperflüssigkeit und stellen Sie das Gefäß nach 14 Tagen in ein stationäres Wasserbad bei 37 Grad Celsius. Entnehmen Sie das Gerüst aus dem Gefäß und lassen Sie es 24 Stunden lang an der Luft trocknen.Als Nächstes befestigen Sie das Gerüst mit der Schnittfläche nach oben auf der Probenhalterung eines Elektronenmikroskops mit Hilfe von Kohleband. Danach beschichten Sie die Oberfläche des Gerüsts durch Sputtern mit einer Gold-Platin-Legierung bis zu einer Tiefe von etwa vier Nanometern. Wie zuvor laden Sie die Probe in das REM ein und nehmen das Bild bei einer Beschleunigungsspannung von 10 bis 15 Kilovolt auf.Ein SMP-Gerüst wird bei Erwärmung auf 60 Grad Celsius formbar und kann in ein Defektmodell eingebracht werden. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird das SMP-Gerüst entfernt und behält seine neue, vorübergehend fixierte Form bei. Im Rasterelektronenmikrograf des unbeschichteten SMP-Gerüsts sind die Porenstruktur und die stark miteinander vernetzte Morphologie zu sehen.Die Bioaktivität des mit Polydopamin beschichteten SMP-Gerüsts wird durch die Bildung von Hydroxylapatit in den Poren demonstriert, wie im Rasterelektronenmikrogramm gezeigt. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man ein bioaktives, selbstanpassendes Formgedächtnis-Polymergerüst mithilfe eines Verfahrens herstellt, das aus Lösungsguss über einer Salzpartikelschablone, anschließendem Auslaugen der Partikel und Aufbringen einer Polydopamin-Beschichtung besteht.

fabrication-bioactive-pcl-based-self-fitting-shape-memory-polymer

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Elastomer-PGS Gerüste mit vaskulären glatten Muskelzellen in einem pulsatilen Fluss Bioreaktor kultiviert kann, um vielversprechende kleinem Durchmesser arteriellen Konstrukte mit nativen ECM-Produktion in einem relativ kurzen Zeitraum Kultur führen.

Elastomer-PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

Eine Methode zur Entwicklung Zellkultursubstraten mit der Fähigkeit zur Topographie während der Kultur ändern beschrieben. Die Methode nutzt intelligente Materialien wie Formgedächtnis-Polymere, die die Fähigkeit, eine permanente Form auswendig gekannt haben. Dieses Konzept ist anpassungsfähig zu einer breiten Palette von Materialien und Anwendungen.

Formgedächtnis-Polymere für Active Cell Culture

Gerüste für das Tissue Engineering müssen die komplexe biochemische und biophysikalische Mikroumgebung der zellulären Nische rekapitulieren. Hier zeigen wir die Verwendung von Grenzflächen-Polyelektrolyt-Komplexierungsfasern als Plattform zur Herstellung von zusammengesetzten, mehrkomponentigen Polymergerüsten mit anhaltender biochemischer Freisetzung.

Verbund Scaffolds für Grenzflächen Polyelectrolyte Fasern für zeitlich kontrollierte Freisetzung von Biomolekülen

Eine innovative Biofabrikationstechnik wurde entwickelt, um dreidimensionale Konstrukte zu entwickeln, die den architektonischen Merkmalen, Komponenten und mechanischen Eigenschaften von in vivo Gewebe ähneln. Bei dieser Technik wird ein neu entwickeltes Opfermaterial, BSA-Kautschuk, verwendet, das detaillierte räumliche Merkmale überträgt und die In-vivo-Architekturen einer Vielzahl von Geweben reproduziert.

Dreidimensionale Biomimetic Technologie: Neuartige Biorubber Erzeugt definierte Mikro- und Makro-Skala Architekturen in Collagen Hydrogele

Injizierbare tissue engineering Gerüst aus Poly (N-isopropylacrylamid) -Pfropf-Chondroitinsulfat Mikroteilchen (PNIPAAm-g-CS) -haltigen Alginat besteht, wurde hergestellt. Die Haftfestigkeit, Quelleigenschaften und Biokompatibilität in vitro sind in dieser Studie untersucht. Die Charakterisierungstechniken hier entwickelt, können auf andere thermogelierende Systeme anwendbar sein.

Synthese von thermogelierenden Poly (N-isopropylacrylamid) -Pfropf-Chondroitinsulfat Composites mit Alginate Mikroteilchen für Tissue Engineering

Dieses Manuskript präsentiert ein detailliertes Protokoll für die Herstellung einer entstehenden dreidimensionalen Hepatozytenkulturplattform, das invertierte kolloidale Kristallgerüst und die begleitenden Techniken zur Beurteilung des Verhaltens von Hepatozyten. Die größenkontrollierbaren Poren, die Interkonnektivität und die Fähigkeit, extrazelluläre Matrixproteine an das Poly(ethylenglykol) (PEG)-Gerüst zu konjugieren, verbessern die Leistung der Huh-7.5-Zelle.

Die Herstellung von Inverted Kolloid-Kristallen Poly (Ethylenglycol) Scaffold: Eine dreidimensionale Zellkultur-Plattform für Leber-Tissue Engineering

In dieser Arbeit wurden Gerüste aus Poly(milchsäure)/Polyethylenglykol (PLA/PEG) mit einer Kombination aus Schmelzemischen und selektiver Laugung hergestellt. Das hierin diskutierte Verfahren ermöglichte die Entwicklung von dreischichtigen Gerüsten durch hochgradige Kontrolle sowohl der Porosität als auch der Porengröße. Die mechanischen Eigenschaften wurden auch in einer physiologischen Umgebung bewertet.

Ein Facile und umweltfreundliche Weg zu fabrizieren Poly (Milchsäure) Scaffolds mit Graded Porengröße

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

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von Polycaprolactons (PCL) Filament mit eingebetteten Polymilchsäure (PLA) Säure Mikrosphären die decellularized Matrizen (DM) für den 3D-Druck von strukturellen Gewebetechnik Konstrukte enthalten.

Neuartiges Verfahren für den 3D-Druck Decellularized Matrizen

Es wird eine reproduzierbare Methode zur Erzeugung von 3D-Myokardgeweben vorgestellt, bei der MEW-Gerüste (Melt Electrospinning Writing), Polycaprolacton (PCL)-Gerüste und Fibrin-Hydrogele mit hiPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten und Fibroblasten kombiniert werden. Diese Technik bietet eine präzise Kontrolle über die Gerüstarchitektur und kann in präklinischen Arzneimitteltests und bei der Modellierung von Herzerkrankungen eingesetzt werden.

3D-Generierung von humanem Myokardgewebe mittels Schmelzelektrospinnen, Schreiben von Polycaprolacton-Gerüsten und hiPSC-abgeleiteten Herzzellen

Erfahren Sie die Herstellung eines bioaktiven Formgedächtnispolymer-Scaffolds für kranio-maxillofaziale Defekte mittels Schmelzsalz-Templating und Polydopamin-Beschichtung. Diese Methode fördert die Osteointegration.

Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte "Self-Montage" Formgedächtnispolymer Scaffold

Weitere Videos entdecken