Name: Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 7 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung abbaubarer thermoresponsiver Hydrogele mit kontrollierten Längenskalen durch Hydrazon-Vernetzung. Diese Methode ermöglicht die Fabrikation von Mikro- und Nanogelen sowie Nanofasern für biomedizinische Anwendungen.

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Finanzierung von naturwissenschaftlich-technische Forschung Rat von Kanada (NSERC), NSERC erstellen-IDEM (Integrated Design der extrazellulären Matrizen) programmieren, 20/20: NSERC ophthalmologischen Biomaterials Research Network und der Ontario Ministerium für Forschung und Innovation der frühen Forscher Auszeichnungsprogramm wird anerkannt.

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Intelligente Materialien haben erhebliche Aufmerksamkeit wegen ihres Potenzials für reversible "on Demand" Antworten auf externe und/oder ökologische Signale gezogen. Temperatur auf eine geschlechtergerechte Materialien stießen besonders interessant durch ihre untere kritische Temperatur (LCST) lösungsverhalten, was Temperatur-gesteuerte Niederschlag bei Temperaturen T &gt; LCST1,2. Im Rahmen der Thermoresponsive Hydrogele, manifestiert sich diese untere kritische Temperatur lösungsverhalten durch reversible Schwellung/de-swelling Ereignisse, die Temperatur-abstimmbaren Masse Größen führen (größere t &lt; LCST)3, Porengrößen (größer bei T &lt; LCST)4und Grenzflächen Eigenschaften (mehr hydrophile t &lt; LCST)5. Solche Übergänge bei der Medikamentenabgabe weit verbreitet angewendet wurden (für externe oder ökologisch triggerbare Drug release4,6,7), Engineering und Zelle Gewebekultur (für Thermoreversible Zelladhäsion / Delamination8,9,10), Trennungen (für schaltbare Membran Porositäten und Durchlässigkeiten oder thermisch verwertbare diagnostische unterstützt11,12, ( 13), mikrofluidischen verarbeitet (für ein-/ Ventile reguliert Durchfluss14,15), und rheologische Modifizierer (für Temperatur-abstimmbaren Viskositäten16). Die am häufigsten untersuchte Thermoresponsive Hydrogele auf poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)17 basieren, obwohl erhebliche (und zunehmend) Arbeit auch auf Poly (oligoethy-Glykol Methacrylat) durchgeführt wurde (POEGMA)2 ,18 und poly(vinylcaprolactam) (PVCL)19,20. POEGMA hat den letzten Interesse angesichts seiner erwarteten verbesserte Biokompatibilität21,22und seine einfache Melodie LCST Verhalten, welche linear vorhersehbaren Mischungen von Monomeren mit unterschiedlicher Anzahl von angezogen. Ethylen oxid wiederholen Einheiten in ihren Seitenketten verändern die LCST von ~ 20 ° C bis &gt; 90 ° C2,23. Aber jedes dieser Polymere wird durch radikalische Polymerisation vorbereitet und enthält somit eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Rückgrat, erheblich zu begrenzen, den potenziellen Nutzen und Übersetzbarkeit von solche Polymere im Rahmen der biomedizinischen Anwendungen, bei denen Abbau (oder zumindest die Kapazitäten für die Abfertigung durch renale Filtration) ist in der Regel eine Voraussetzung.
In Reaktion auf diese Einschränkung, wir haben vor kurzem berichtete ausführlich über die Anwendung der Hydrazone Chemie (i.e., die Reaktion zwischen hydrazid und Aldehyd funktionalisiert Pre-Polymere) abbaubar Analoga von Thermoresponsive vorbereiten Hydrogele24,25,26,27,28,29. Die schnelle und reversible Reaktion zwischen hydrazid und Aldehyd-Gruppen beim Mischen der Vorläufer der funktionalisierten Polymere30 ermöglicht sowohl in Situ Gelierung (facile Injektion dieser Materialien ohne die Notwendigkeit für chirurgische Implantation oder jede Art von externen Polymerisation Reiz wie UV-Bestrahlung oder chemischer Einleitung) sowie hydrolytische Abbau des Netzes mit einer Rate, die durch die Chemie und die Dichte der Vernetzung Seiten gesteuert. Darüber hinaus beeinträchtigt durch die Beibehaltung des Molekulargewichts des Pre-Polymere verwendet, um die Hydrogele unterhalb der renale Filtration vorbereiten, Hydrogele gemacht mit diesem Ansatz zurück in die Oligomere Vorläufer-Polymere, die aus dem Körper25 gelöscht werden können ,27,28. Gepaart mit der niedrigen Zytotoxizität und geringen entzündlichen Gewebe Reaktion induziert durch diese Materialien25,26,27, bietet dieser Ansatz eine potenziell übersetzbare Methode für den Einsatz von thermoresponsive intelligente Hydrogele in der Medizin, insbesondere dann, wenn gut kontrollierten abbaubar Analoga von solchen Hydrogele auf allen Längenskalen (Bulk, Mikro und Nano) hergestellt werden können.
In diesem Protokoll beschreiben wir Methoden zur Herstellung von synthetischen Thermoresponsive Pre-Polymere funktionalisiert mit kontrollierten hydrazid und Aldehyd-Gruppen sowie Methoden anzuwenden diese Polymere Hydrogele mit klar definierten Abmessungen erstellen verschiedenen Längenskalen. Insbesondere diese Handschrift beschreibt vier unterschiedliche Ansätze haben wir entwickelt um die Vermischung von reaktiven hydrazid und Aldehyd funktionalisiert Pre-Polymeren zu steuern und damit vernetzen Thermoresponsive Hydrogel mit klar definierten Geometrien und Morphologien:
Abbaubare Bulk Hydrogele mit definierten Größen erstellen, eine Template-Strategie wird beschrieben durch die Pre-reaktive Polymere in separaten Fässern einer Doppel-Fass-Spritze, an dessen Ausgang mit einem statischen Mischer ausgestattet und anschließend in koextrudiert geladen werden eine Silikonform mit den gewünschten Hydrogel Form und Abmessungen21,27 (Abbildung 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig1.jpg"> Abbildung 1 : Schematische Bulk Hydrogel Formation. Hydrazid und Aldehyd funktionalisiert Polymerlösungen (in Wasser oder wässrigen Puffer) werden in separaten Fässern ein doppeltes Federhaus Spritze geladen und dann koextrudiert durch einen statischen Mischer in einem zylindrischen Silikonform. Rapid in Situ Gelierung beim Mischen Formen einer Hydrazone vernetzt Hydrogel, welche ist freistehend (sobald der Schimmel entfernt ist) innerhalb von Sekunden bis Minuten, je nach Konzentration und funktionelle Gruppe Dichte der Vorläufer Polymere. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Um abbaubaren Gel Partikel auf der Micron-Skala zu erstellen, ist eine reaktive Mikrofluidik-Methode beschrieben, in welcher Vorläufer Polymerlösungen gleichzeitig werden gemischt und emulgiert, verwenden eine weiche Lithographie-templated Mikrofluidik-Chip-Design, so dass die Bildung von gemischten reaktive Polymer Tröpfchen in Situ zu Form Gel Mikropartikel mit vorgefertigten Größen durch die Emulsion (Abbildung 2)31,32, gel.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig2.jpg"> Abbildung 2 : Schaltplan der Gelbildung Mikropartikel über reaktive Mikrofluidik. (A, B) Hydrazid und Aldehyd funktionalisiert Polymerlösungen (in Wasser oder wässrigen Puffer) werden durch Spritzenpumpe in separaten Vorratsbehälter gespeist, die stromabwärts über eine Zick-Zack-Reihe von Kanälen entwickelt, um einem Druckgradienten verhindert Rückfluss verbunden sind. Die Polymere sind dann kurz vor von Paraffin-Öl fließt von beiden Seiten (auch getrieben durch eine Spritzenpumpe) geschoren werden gemischt und gezwungen durch eine Düse, wodurch Strömung mit Schwerpunkt Produktion von wässrigen (Polymerlösung) Tröpfchen in einer kontinuierlichen Paraffin-Öl-Phase (siehe (B) zur Veranschaulichung der Düse und des Entstehungsprozesses Tröpfchen). Eine zusätzliche zwei Paraffin Öl Buchten sind nach der Düse auf weitere Separate positioniert sind die Tröpfchen in den Sammelkanal vollständig Gelierung vor Partikelabscheidung aus Laminar-Flow ermöglicht nach dem daraus resultierenden Mikropartikel Gele in einem magnetisch gerührt Becher gesammelt; (C) Bild der Tröpfchen Generierung an der Düse (Beachten Sie, dass hydrazid Polymer ist beschriftet als blau mischen veranschaulichen)
Abbaubaren Gel Partikel im Nanomaßstab, eine thermisch angetriebene reaktive Selbstmontage Methode beschrieben wird, in dem eine Lösung eines reaktiven Vorläufer Polymere ("Samen" Polymer) erhitzt wird, über seine LCST eine stabile Nanoaggregate zu bilden, das Erstellen anschließend vernetzt durch die Zugabe von komplementären reaktiven Vorläufer Polymer (die "Vernetzung" Polymer); die daraus resultierende Hydrazone vernetzt Nanogel hat eine Größe Vorlagen direkt von der Nanoaggregate (Abbildung 3)28.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig3v2.jpg"> Abbildung 3 : Schematische Nanogel Formation über thermisch angetriebene reaktive Selbstmontage. Eine wässrige Lösung enthält (Thermoresponsive) hydrazid funktionalisiert Polymer ist über seine unteren kritischen Lösung Temperatur erstelle ich eine stabile Uncrosslinked Nanoaggregate erhitzt. Folgend ein Aldehyd funktionalisiert Polymer wird Nanoaggregate über Hydrazone Anleihe Bildung Crosslink hinzugefügt und somit stabilisieren das Nanogel Teilchen beim Abkühlen unter den LCST. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig3v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Um abbaubare Nanofasern zu erstellen, ist eine reaktive Elektrospinnen Technik beschrieben, in dem eine doppeltes Federhaus Spritze mit einem statischen Mischer an die Steckdose (wie verwendet für die Herstellung von Bulk-Hydrogele) ausgestattet mit einer standard Elektrospinnen-Plattform (Abbildung 4 verbunden ist )33.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig4.jpg"> Abbildung 4 : Schematische Hydrogel Nanofaser Formation über reaktive Elektrospinnen. Eine doppeltes Federhaus Spritze mit einem statischen Mischer (geladen wie für Schüttgut Hydrogele beschrieben aber auch einen Bruchteil der hochmolekularen Poly(ethylene oxide) als Auslegungshilfe Elektrospinnen) ist mit der Nadel am Ende der Spritze verbunden über eine Spritzenpumpe montiert. um eine Hochspannungsversorgung. Hydrazone Vernetzung tritt während der Faser Spinnerei Prozess, so dass wenn der Stream den Sammler (Alufolie oder einer rotierenden Aluminium-Scheibe) trifft die Morphologie der Nanofibrous erhalten bleibt. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Die Anwendung solcher Methoden für die Erstellung von abbaubaren smart Hydrogel Netzwerke zeigt sich in dieses Protokoll mit entweder PNIPAM oder POEGMA als das Polymer von Interesse; jedoch die grundlegenden Ansätze beschrieben, wasserlöslichen Polymeren, wobei entsprechende Anpassungen für die Viskosität übersetzt werden können und (für die Selbstmontage Nanogel Herstellungsverfahren) die Stabilität des Pre-Polymers bei der Bildung der Samens Nanoaggregate.

<table><tbody><tr><td>Chemicals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2,2 - Azobisisobutryinsäure-Dimethylester</td><td>Wako Chemicals</td><td>101138</td><td></td></tr><tr><td>Di(ethylenglykol)-methylethermethacrylat (M(EO)2MA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>447927</td><td>188,2 g/mol, n=2 Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten</td></tr><tr><td>Oligo (Ethylenglykol)-methylethermethacrylat (OEGMA475)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>447943</td><td>475 g/mol, n=8-9 Ethylenoxid-Rapporteinheiten</td></tr><tr><td>Acrylsäure (AA), 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>147230</td><td></td></tr><tr><td>Thioglykolsäure (TGA), 98%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T3758</td><td></td></tr><tr><td>Dioxan, 99%</td><td>Caledon Labs</td><td>360481</td><td></td></tr><tr><td>Stickstoff, UHP-Qualität</td><td>Air Liquide</td><td>Alphagaz1 765A-44</td><td></td></tr><tr><td>Adipinsäuredihydrazid (ADH), 98%</td><td>Alfa Aesar</td><td>A15119</td><td></td></tr><tr><td>N'-ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimid (EDC, x%)</td><td>Carbosynth</td><td>FD05800</td><td></td></tr><tr><td>Salzsäure (HCl), 37%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>320331</td><td></td></tr><tr><td>Natriumhydroxid (NaOH), 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>221465</td><td></td></tr><tr><td>Aminoacetylaldehyddimethylacetal, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>121967</td><td></td></tr><tr><td>4-Hydroxy-TEMPO, 97 %</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>176141</td><td></td></tr><tr><td>Methacryloylchlorid, 97x %</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>523216</td><td></td></tr><tr><td>Petrolether, 95 %</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>32047</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumsulfat, 99,5 %</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>M7506</td><td></td></tr><tr><td>tert-Butylmethylether, >99,0 %</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>443808</td><td></td></tr><tr><td>Phosphat gepufferte Kochsalzlösung</td><td>BioShop</td><td>PBS405.1</td><td>1x, pH 7,3-7,5</td></tr><tr><td>N-Isopropylacrylamid, 99%</td><td>J& K Scientific</td><td>258717</td><td>Rekristallisiert aus 60 % Hexanen und 40 % Toluol</td></tr><tr><td>Ethanol, wasserfrei</td><td>Handelsalchols</td><td>P016EAAN</td><td></td></tr><tr><td>Spanne 80</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S6760</td><td></td></tr><tr><td>Schweres Paraffinöl</td><td>Caledon Labs</td><td>1326197</td><td></td></tr><tr><td>Pentan, Reagenzqualität</td><td>Caledon Labs</td><td>1/10/7800</td><td></td></tr><tr><td>Poly (Ethylenoxid) durchschnittlich Mv 600.000</td><td>Sigma Aldrich</td><td>182028</td><td></td></tr><tr><td>Verbrauchsmaterialien, die für die Synthese und Herstellung von Hydrogelen unerlässlich sind</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotationsverdampfer</td><td>Heidolph</td><td>G3</td><td></td></tr><tr><td>Dialyseschlauch (3500 Da Molekulargewichtsgrenze)</td><td>Spectrum Labs</td><td>28170-166</td><td>Vol/Länge= 6,4 ml/cm</td></tr><tr><td>Doppelfassspritze</td><td>Medmix</td><td>L series</td><td>L Serie, 2,5 mL, 1:1 Volumenverhältnis</td></tr><tr><td>Statischer Mischer</td><td>Medmix</td><td>L-Serie</td><td>L-Serie, 2,5 mL, 1:1 Volumenverhältnis, 1,5" Länge</td></tr><tr><td>Silikonkautschukplatte, 1/16" Dicke</td><td>McMaster-Carr</td><td>9010K12, 30A Durometer (Super Soft)</td><td></td></tr><tr><td>Spritzenpumpe</td><td>KD Scientific</td><td>KDS Legato 200</td><td>Nur Infuse Dual-Spritzenpumpe</td></tr><tr><td>Hochspannungsnetzteil</td><td>Spellman</td><td>230-20R</td><td>0 bis 20 kV</td></tr><tr><td><stark>Mikrofluidische Chipherstellung</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Siliziumwafer</td><td>Universitätswafer</td><td>2080</td><td>D = 76,2 mm; 380 & Mikro; m Dicke; P-dotiert; < 100> Ausrichtung&nbsp;</td></tr><tr><td>SU-8 100</td><td>MicroChem</td><td>Y131273</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 Entwickler</td><td>MicroChem</td><td>Y020100</td><td></td></tr><tr><td>Custom 2,5" Spincoater</td><td>Eingebauter</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Mask Aligner</td><td>KARL SÜSS</td><td>MJB3 UV400 (mit einer 276 W Lampe)</td><td></td></tr><tr><td>Masterflex L/S 13 Silikonschlauch</td><td>Cole Parmer</td><td>OF-96400-13</td><td>Peroxidgehärtet</td></tr><tr><td>Dow Corning Sygard 184 Silikon-Elastomer-Basis&nbsp;</td><td>Ellsworth Adhesives</td><td>4019862</td><td></td></tr><tr><td>Dow Corning Sygard 184 Silikonelastomer-Härter</td><td>Ellsworth Adhesives</td><td>4019862</td><td></td></tr><tr><td>Hochleistungs-Plasmareiniger&nbsp;</td><td>Harrick</td><td>PDC-002-HP</td><td></td></tr><<tr><td>strong>Characterization Instruments</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mach 1 mikromechanischer Tester</td><td>Biomomentum</td><td>LB007-EN</td><td></td></tr><tr><td>Cellstar Gewebekultur 12-Well-Platte</td><td>Greiner Bio-one</td><td>665 180</td><td></td></tr><tr><td>Zellkultureinsatz für 12-Well-Platte</td><td>Corning</td><td>08-771-12</td><td>8 &micro; m Porengröße</td></tr><tr><td>Optisches</td><td>Mikroskop Olympus BX51 Optisches Mikroskop</td><td>BX51</td><td></td></tr><tr><td>Temperaturgesteuerter Mikroskoptisch</td><td>Linkam Scientific</td><td>THMS600</td><td></td></tr><tr><td>Gelpermeationschromatograph (GPC)</td><td>Waters</td><td>590 HPLC Pumpe</td><td>Waters Styragel Säulen (HR2, HR3, HR4; 30 cm x 7,8 mm (ID); 5 mm Partikel), Waters 410 Brechungsindexdetektor</td></tr><tr><td>Dynamische Lichtstreuung (DLS)</td><td>Brookhaven</td><td>90Plus Partikelgrößenanalysator</td><td></td></tr><tr><td>Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)</td><td>TEMSCAN</td><td>JEOL 1200EX</td><td>Beschleunigungsspannung 100 kV</td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskopie (REM)</td><td>Tescan</td><td>Vega II LSU</td><td>Beschleunigungsspannung 10 kV</td></tr><tr><td>Mikroskopie</td><td>CellScale Biomaterialprüfung</td><td>MS-50M-01</td><td></td></tr></tbody></table>

herstellung von abbaubaren thermoresponsive hydrogele auf mehreren längenskalen über reaktive extrusion, mikrofluidik, selbstmontage und elektrospinnen

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

Während verschiedene intelligente Materialien für eine Vielzahl von biomedizinischen Anwendungen (z. B.Drug-Delivery, Gewebetechnik, Bioimaging, etc.) untersucht wurden, wurde ihre ultimative klinische Anwendung durch den Mangel an biologisch relevante behindert Abbau für die meisten intelligenten Materialien beobachtet. Dies gilt insbesondere für Temperatur-responsive Hydrogele, die fast einheitlich auf Polymeren basieren, die funktionell nicht abbaubar sind (z. B.poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) oder Poly (oligoethy-Glykol Methacrylat) (POEGMA) ). Als solche, um das Potenzial der Thermoresponsive Hydrogele auf die Herausforderungen der ferngesteuerten oder Stoffwechsel reguliert Drug-Delivery effektiv zu übersetzen, Zell-Gerüste mit einstellbaren Zellmaterial Interaktionen, Theranostik Materialien mit dem potential für Bildgebung und Drug-Delivery, und andere solche Anwendungen ist eine Methode erforderlich, die Hydrogele (wenn nicht vollständig abbaubar) zumindest in der Lage, die renale Clearance nach der geforderte Lebensdauer des Materials zu rendern. Zu diesem Zweck beschreibt dieses Protokoll die Vorbereitung der hydrolytically abbaubar Hydrazone-vernetzte Hydrogele auf mehreren Längenskalen basierend auf die Reaktion zwischen hydrazid und Aldehyd funktionalisiert PNIPAM oder POEGMA Oligomere mit molekularen Gewichte unterhalb der renale Filtration. Insbesondere Methoden, abbaubaren Thermoresponsive Masse Hydrogele (über ein doppeltes Federhaus Spritze Technik), fabrizieren Hydrogel-Partikel (auf beide die Microscale durch den Einsatz einer Mikrofluidik Plattform gleichzeitige mischen und Emulgierung der Vorläufer Polymere und Nanobereich durch den Einsatz einer thermisch angetriebenen Selbstorganisation und Vernetzung Methode), und Hydrogel Nanofasern (mit einer reaktiven Elektrospinnen Strategie) werden beschrieben. In jedem Fall Hydrogele mit Temperatur-responsive Eigenschaften ähnlich denen erreicht über konventionelle radikalische Vernetzung Prozesse erreicht werden, aber die Hydrazone vernetzte Netzwerk kann im Laufe der Zeit, wieder die Oligomere form abgebaut werden Vorläufer-Polymere und Freigabe aktivieren. So erwarten wir, dass diese Methoden (die allgemein angewandte zu jedem synthetische wasserlösliche Polymer werden, nicht nur intelligente Materialien) einfacher Übersetzung der intelligente Kunststoffe in klinische Anwendungen ermöglichen werden.

Bulk Hydrogele aus ein doppeltes Federhaus Spritze in eine Silikonform extrudiert entsprechen die Abmessungen des Werkzeugs und freistehende werden bei der Entformung; Gelbildung tritt typischerweise Sekunden bis Minuten folgende Koextrusion je nach polymervorläufer verwendet. Typische Charakterisierung über Schwellungen (gravimetrisch mit einer Zelle Kultur einfügen leicht Hydrogel aus der Schwellung Projektmappe entfernen gemessen), Thermoresponsivity (gemessen mit der gleichen Technik aber Radfahren die Inkubationstemperatur oben und unterhalb der Phase Übergangstemperatur) zeigt Abbau (gemessen mit der gleichen Technik aber über längere Zeit), und Scherung oder Druckfestigkeit Elastizitätsmodul (gemessen mit 2 mm dick und 7 mm Durchmesser geformt Proben) die Einstellbarkeit der Hydrogel Antworten abhängig von der Chemie des Polymers (insbesondere für POEGMA, das Verhältnis von kurz, um lange Kette OEGMA Monomere verwendet, um das Hydrogel vorbereiten), Vorläufer der Maulwurf Bruchteil der Funktionsgruppen auf die Vorläufer-Polymere und die Konzentration der Vorläufer Polymere (Abbildung 5)27.
Mikrofluidik führt zur Bildung von klar definierten Gel Mikropartikel auf der Größenskala von 25-100 µm, mit der Größe steuerbare basierend auf die Fördermengen von Öl und/oder die kombinierte wässrige Polymer Phasen (Abb. 6A)31. Heiße Phase optische Mikroskopie bestätigt, dass die Gel-Mikropartikel den Thermoresponsive Charakter des Bulk-Hydrogele, zeigt reversible temperaturabhängige Schwellung-deswelling mit nur einer leichten Hysterese auf Zyklus 1 (zuzurechnen erhalten irreversible Wasserstoffbrückenbindung Formation zwischen benachbarten amidgruppen im zusammengeschobenen Zustand34) entsprechen, die in loser Schüttung PNIPAM Hydrogele (Abb. 6 b)32beobachtet. Darüber hinaus verschlechtern Gel Mikropartikel zurück in ihre Oligomere Vorläufer im Laufe der Zeit die renale Clearance (Abbildung 6)32.
Selbstmontage angetrieben durch die Nanoaggregation eines hydrazid funktionalisiert PNIPAM Polymers in einer beheizten Lösung gefolgt durch Vernetzung mit einem Aldehyd funktionalisiert PNIPAM Polymer ergibt sich in hohem Grade Monodisperse Nanogels (Polydispersität &lt; 0,1) auf die Größenbereich von 180-300 nm, abhängig von den Prozessbedingungen verwendet (Abb. 7A)28. Die Nanogels behalten das typische Thermoresponsive Verhalten der konventionellen freie Radikale vernetzt PNIPAM Nanogels mit niedriger Grad der thermischen deswelling beobachtet, wie mehr Vernetzung Polymer (Abb. 7B) hinzugefügt wurde. Die Nanogels können lyophilisiert und dispergiert ohne eine Änderung der Partikelgröße (Abb. 7C) und im Lauf der Zeit über Hydrolyse zu den Oligomeren Vorläufer Polymere verwendet, um die Nanogels (Abbildung 7D) formulieren Re-form verschlechtern.
Reaktive Elektrospinnen schafft eine Nanofibrous Hydrogel Struktur (Abbildung 8A), mit Nanofaser-Durchmesser in der Größenordnung von ~ 300 nm erreichbar ohne sichtbare entstehen Partikel33präsentieren. Führt schnelle Hydratation (etwa zwei Größenordnungen schneller als mit einem Masse-Gel von der gleichen Zusammensetzung, Abbildung 8Berreicht) aber unterhält die Nanofibrous Morphologie über 8-10 Wochen vor dem POEGMA-basierte Nanofasern in Wasser einweichen hydrolytische Abbau unter physiologischen Bedingungen; schneller Abbau wird in Säure-katalysierte Umgebungen, beobachtet, wie wegen des Potentials für Säure-katalysierte Hydrazone Anleihe Abbau (Abbildung 8C) erwartet. Die Nanofibrous Strukturen sind auch mechanisch robust in den trockenen und geschwollenen Staaten über mehrere Zyklen ermöglicht einfache Handhabung und wiederholte Anstrengung (Abbildung 8D).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig5v2.jpg"> Abbildung 5 : Eigenschaften von in Situ -gelling bulk abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele. (A) Vertreter POEGMA gel Netzwerk Mikrostrukturen und Bulk Hydrogel Bilder mit entsprechenden Gelierung Zeiten als Funktion der Maulwurf % Einbeziehung der OEGMA475 in den Vorläufer-Polymeren; (B-C) Speicher-Modul von PO100 Hydrogele durch unterschiedliche (B) Vorläufer Polymer Konzentration und (C) mol % Funktionsgruppe Eingliederung pro Vorläufer Polymer; (D-F) Physiochemischen Eigenschaften des POEGMA Hydrogele als Funktion der OEGMA475 mol % Aufnahme: (D) massenspeicherprofil Elastizitätsmodul (E) Abbau-1 M HCl und (F) Volumen Phase Übergangstemperatur in Reaktion auf die Temperatur zu ändern, über den Bereich 20-60 ° C. Alle Fehlerbalken stehen für die Standardabweichung von n = 4 wiederholte Messungen. Adaptiert von Referenz-27 mit freundlicher Genehmigung von Elsevier. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig5v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig6.jpg"> Abbildung 6 : Eigenschaften von abbaubaren Gel Mikropartikel von reaktiven Mikrofluidik. (A) Auswirkungen der Paraffin-Öl-Volumenstrom auf (gereinigte) Gel Mikropartikel Größe im Wasser; (B) Thermoresponsivity des gereinigten Gel Mikropartikel im Wasser nach einem thermischen Zyklus oberhalb und unterhalb der Übergangstemperatur Volumen Phase; (C) visuelle Beurteilung (Fotos) und Gel Permeation Chromatographie Spuren (Grafik) bestätigt Abbau von Gel Mikropartikel zurück zu ihrer Vorläufer Polymerkomponenten (hier in 1 M HCl, beschleunigten Abbau auf der Zeitskala der Bildgebung zu erleichtern); Maßstabsleiste = 100 µm. Adapted von Referenz-32. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig7v2.jpg"> Abbildung 7 : Eigenschaften von abbaubaren Nanogels von reaktiven Selbstmontage. (A) partikelgrößenverteilungen von Nanogels zubereitet mit verschiedenen Aldehyd: hydrazid Polymer Massenverhältnisse aus dynamische Lichtstreuung (Einschub: Transmission Electron Schliffbild bestätigte die kugelförmige Natur der Nanogels); (B) Thermosensitivity von selbst-zusammengebauten Partikel in Abhängigkeit von dem Massenverhältnis zwischen Aldehyd: hydrazid Polymer verwendet, um die Nanogels (von dynamische Lichtstreuung) vorbereiten, mit Fehlerbalken repräsentieren die Standardabweichung von n = 4 Wiederholungen; (C) visuelle Bestätigung des Mangels an Nanogel Aggregation Pre- und Post-Lyophilisierung; (D) visuelle Bestätigung der Säure-katalysierte Zerstörung der Nanogels (hier in 1 M HCl auf die Übereinstimmung mit anderen Studien oben); (E) Gel Permeation Chromatograph Spuren Nanogel Abbauprodukte unter Angabe ihrer Ähnlichkeit zu den hydrazid und Aldehyd funktionalisiert Vorläufer Polymere. Adaptiert mit Erlaubnis von Referenz-28. Copyright 2015, American Chemical Society. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig7v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig8v2.jpg"> Abbildung 8 : Eigenschaften von abbaubaren Nanofasern aus reaktiven Elektrospinnen. (A) Rasterelektronenmikroskopie Bilder von Nanofasern im trockenen Zustand (links), die Hälfte in Wasser (mittlere, dünne Film) getaucht und voll eingeweicht in Wasser über Nacht (rechts, dicken Gerüst); (B) Schwellung des Nanofibrous Hydrogel (rot) im Vergleich zu einer Masse Hydrogel (blau) von der gleichen Zusammensetzung, mit Fehlerbalken repräsentieren die Standardabweichung von n = 4 Wiederholungen; (C) Scannen Elektronenmikroskopie und (kleines Foto) visuelle Bilder verfolgen den Säure-katalysierte Abbau von Nanofasern in 1 M HCl; (D) Zugfestigkeit Radfahren von Dry (80 Zyklen, 20 % Dehnung/Zyklus) und geschwollen (325 Zyklen, 10 % Dehnung/Zyklus in 10 mM PBS) Electrospun Nanofibrous Hydrogele. Abbildung von Referenz33 geändert und reproduziert mit freundlicher Genehmigung von der Royal Society of Chemistry. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig8v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

Protokolle werden für die Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele basierend auf Hydrazone Vernetzung von Polymeren Oligomere auf der Schüttgut-Skala, Microscale, und nanoskaligen, letztere für die Zubereitung von Gel-Nanopartikeln und Nanofasern beschrieben.

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, abbaubare Versionen von thermoresponsiven Hydrogelen mit kontrollierten Längenskalen und Geometrien herzustellen. Diese Methode kann dazu beitragen, zentrale Herausforderungen im Szenario biomedizinischer Materialien zu bewältigen, wie z. B. die Erleichterung einer langfristigen, minimal-invasiven lokalen Wirkstoffverabreichung, die Schaffung reaktionsfähiger Gerüste für das Tissue Engineering oder die Entwicklung gezielter Nanotherapeutika. Der Hauptvorteil unserer Technik ist eine schnelle umgekehrte Biohydrazonchemie, die es uns ermöglicht, die Größe und Form der abbaubaren Hydrogele durch Änderung der Mischgeometrie der Polymervorläufer zu kontrollieren.Diese Flexibilität ermöglicht es uns, Folgele, Mikrogele, Nanogele und Nanofasern mit demselben Ausgangsmaterial herzustellen. Zuerst werden jeweils etwa zwei Milliliter Hydrazid- und Aldehyd-funktionalisierte thermoresponsive Vorläufer-Polymerlösungen mit Konzentrationen zwischen fünf und 40 Gew.-% und 10 Millimolar phosphatgepufferte Kochsalzlösung hergestellt. Verwenden Sie Einzylinderspritzen, um die Vorläuferpolymerlösungen in separate Schläuche einer 2,5-Milliliter-Doppellaufspritze im Maßstab 1:1 zu füllen.Verbinden Sie als Nächstes einen 1,5-Zoll-Statikmischer mit einer 2,5-Milliliter-Doppelrohrspritze im Verhältnis 1:1. Befestigen Sie bei Bedarf eine 18-Gauge- oder 20-Gauge-1,5-Zoll-Nadel an den statischen Mischer. Schneiden Sie dann aus einer weichen Silikonkautschukplatte der gewünschten Dicke ab.Ein Stück in der Größe eines Standard-Objektträgers. Stanzen Sie mit einem Lochsatz mindestens ein Loch der gewünschten Form in die Silikonkautschukplatte. Legen Sie die Silikongummiform auf einen sauberen Glasschieber und stellen Sie sicher, dass alle Löcher vom Glas verdeckt sind.Drücken Sie die Form vorsichtig gegen den Schieber, um sie zu fixieren. Silikonkautschukplatten können auch als Unterlage verwendet werden, um eine gute Haftung des Untergrunds zu gewährleisten. Co extrudieren Sie die mit Hydrazid und Aldehyd funktionalisierten Polymerlösungen durch den statischen Mischer in die Formwells, bis die Wells vollständig gefüllt sind.Decken Sie die Form mit einem zweiten sauberen Glasobjektträger ab und warten Sie, bis die Gelierung abgeschlossen ist. Entfernen Sie dann den oberen Objektträger und verwenden Sie einen Spatel, um die Hydrogele von der Silikonkautschukform zu trennen. Hebe die Form vom Objektträger, um die Hydrogele zu gewinnen.Stellen Sie vor dem Eingriff einen mikrofluidischen Chip für die Erzeugung von Mikropartikeln her. Synthese von hydrazid- und aldehydfunktionalisiertem Poly-NIPAM. Bereiten Sie zunächst jeweils zwei Milliliter 6 Gew.-% Lösungen von Hydrazid- und Aldehyd-funktionalisiertem Poly-NIPAM in deionisiertem Wasser vor.Laden Sie die Polymervorläuferlösungen in separate Fünf-Milliliter-Spritzen. Bereiten Sie anschließend 150 Milliliter einer 1%-igen Lösung von Sorbitanmonooleat in schwerem Paraffinöl vor. Laden Sie diese Lösung in zwei Standardspritzen mit 60 Millilitern.Montieren Sie die vier Spritzen in separate Infusionsspritzenpumpen. Schließen Sie als Nächstes einen 45 Zentimeter langen Silikonschlauch an den mikrofluidischen Chipauslass an. Legen Sie das Ende des Auslassschlauchs in einen Abfallbehälter.Verbinden Sie die Spritzen der Polymerlösung mit den Polymereinlasskanälen auf dem Mikrofluidik-Chip mit einem 30 Zentimeter langen Silikonschlauch. Verbinden Sie eine Spritze mit Paraffinöllösung mit einem Silikonschlauch mit dem vorgeschalteten Öleinlasskanal. Verbinden Sie die andere Ölspritze mit Hilfe eines Silikonschlauchs und einer U-förmigen Spritzenverbindung mit den beiden nachgeschalteten Öleinlasskanälen.Stellen Sie die Fördermengen der mit Ölspritzen ausgestatteten Pumpen auf 1,1 bis 5,5 Milliliter pro Stunde ein. Lassen Sie mindestens 30 Minuten lang Öl durch den mikrofluidischen Chip fließen, um den Chip zu grundieren und zu bestätigen, dass der Chip fehlerfrei ist. Anschließend werden beide Polymerlösungen gleichzeitig mit 03 mL pro Stunde an den grundierten Chip abgegeben.Lassen Sie den Fluss von Polymer und Öl 30 Minuten bis eine Stunde lang ausgleichen. Um eine vorzeitige Gelierung der Vorläuferpolymere an der mikrofluidischen Düse zu verhindern, ist es wichtig, die Schläuche sorgfältig zu grundieren und den Polymerfluss genau zur gleichen Zeit zu starten, um einen Rückfluss in eines der Polymerreservoire zu verhindern. Sobald sich an der Düse des mikrofluidischen Chips gleichmäßige Gel-Mikropartikel bilden, sammeln Sie die Partikel in einem Kunststoffzentrifugenröhrchen mit einem aktiven magnetischen Rührstab.Stoppen Sie die Spritzenpumpen und den Rührmotor, wenn das Öl verbraucht ist. Sobald sich die Gel-Mikropartikel in der Tube abgesetzt haben, entkanten Sie das Paraffinöl mit einer Pipette. In den Kolben werden je 5 ml Mikropartikel 10 Milliliter Pentan gegeben.Mischen Sie die Emolution etwa eine Minute lang kräftig. Lassen Sie die Partikel ein bis zwei Stunden ruhen, bevor Sie das Pentan mit einer Pipette dekantieren. Wiederholen Sie diese Pentanwäsche mindestens fünfmal.Übertragen Sie die gewaschenen Gel-Mikropartikel in ein kleines Szintillationsfläschchen aus Glas. Resuspendieren Sie die Partikel in ein bis zwei Millilitern entionisiertem Wasser. Um dieses Verfahren zu beginnen, bereiten Sie jeweils fünf Milliliter 1%ige Lösungen von Hydrazid und aldehydfunktionalisiertem Poly-NIPAM in entionisiertem Wasser vor.Erhitzen Sie fünf Milliliter der hydrazidfunktionalisierten Poly-NITAM-Lösung unter Rühren auf 70 Grad Celsius. Überwachen Sie die Lösung, während sie undurchsichtig wird, und vergewissern Sie sich, dass sich keine sichtbaren Ausfällungen bilden. Geben Sie dann 0,25 Milliliter der aldehydfunktionalisierten Poly-NITAM-Lösung tropfenweise über einen Zeitraum von fünf bis 10 Sekunden zu der erhitzten Hydrazid-funktionalisierten Poly-NITAM-Lösung.Rühre die Mischung 15 Minuten lang bei 70 Grad Celsius um. Nehmen Sie dann die Mischung aus dem Ölbad und lassen Sie sie über Nacht auf Raumtemperatur abkühlen, um die Nanogele für die Reinigung zu erhalten. Geben Sie die Nanogelmischung in eine Dialysemembran mit einem Molekulargewicht von 3500 Kilodalton.Dialysieren Sie die Nanogele gegen dionisiertes Wasser sechsmal in Sechs-Stunden-Zyklen, um unvernetzte Polymere zu entfernen. Falls gewünscht, lyophilisieren Sie die gereinigten Nanogele für die Lagerung. Um mit dem Herstellungsverfahren für Gel-Nanofasern zu beginnen, bereiten Sie jeweils einen Milliliter 15-Gew.-% Lösungen von Hydrazid und aldehydfunktionalisiertem POEGMA in deionisiertem Wasser vor.Bereiten Sie dann zwei Milliliter einer 5%igen Lösung aus hochmolekularem Polyethylenoxid in deionisiertem Wasser vor. Kombinieren Sie jede POEGMA-Vorläuferlösung mit einem Milliliter der Polyethylenoxidlösung. Laden Sie die Vorläuferlösungen in separate Schläuche der Doppellaufspritze.Verbinden Sie als Nächstes einen 1,5-Zoll-Statikmischer und eine 18-Gauge-Nadel mit stumpfer Spitze mit einer 2,5-Milliliter-Doppelrohrspritze im Verhältnis 1:1. Montieren Sie die Doppellaufspritze auf eine Infusionsspritzenpumpe. Montieren Sie dann einen Elektrospinnkollektor mit Aluminiumscheibe 10 Zentimeter vom Ende der Nadel entfernt.Erden Sie ein Hochspannungsnetzteil am Kollektor und verbinden Sie das Netzteil mit der Nadel. Stellen Sie die Spritzenpumpe auf 0,48 Milliliter pro Stunde und die Stromversorgung auf 10 Kilovolt ein. Starten Sie gleichzeitig die Spritzenpumpe und die Stromversorgung, um das Elektrospinnen zu starten.Fahren Sie fort, bis die gewünschte Dicke erreicht ist oder die Vorläufer erschöpft sind. Schalten Sie nach Abschluss der Nanofaserproduktion die Elektrospinneinheit aus und trennen Sie sie. Weichen Sie die gesammelten Gel-Nanofasern 24 Stunden lang in entionisiertem Wasser ein, um das Polyethylenoxid zu entfernen.Die Verabreichung von Doppelrohrspritzen produzierte hydrazonvernetzte POEGMA-Bulk-Hydragele mit einer Reihe von Mechaniken, Gelierungszeiten und Transparenzen, abhängig von der Polymerkonzentration des Vorläufers, der Dichte der reaktiven funktionellen Gruppe und der Anzahl der Ethylenoxid-Wiederholungseinheiten auf den Monomeren. Die Durchflussraten sowohl des Paraffinöls als auch der Polymervorläuferlösungen beeinflussten die Größen der hydrozonenvernetzten Poly-NITAM-Gel-Mikropartikel, die mit dem mikrofluidischen Gerät hergestellt wurden. Eine reversible temperaturabhängige Quellung wurde mit der optischen Mikroskopie des Heißtisches beobachtet.Die Gel-Mikropartikel zerfielen im Laufe der Zeit zu ihren oligomeren Vorläufern. Die Größen der selbstorganisierten hydrazonvernetzten Poly-NITAM-Nanogele variierten mit dem Aldehyd-Hydrazid-funktionalisierten Polymer-Vorläufer-Massen-Verhältnis, blieben aber hochgradig monodispergiert. Mit zunehmendem Massenverhältnis wurde eine geringere thermische Entquellung beobachtet.Wie die Gel-Mikropartikel wurden auch die Nanogele im Laufe der Zeit zu den oligomeren Vorläufern abgebaut. Hydrazon-vernetzte POEGMA-Hydrogel-Nanofasern mit Durchmessern in der Größenordnung von 300 Nanometern wurden durch reaktives Elektrospinnen hergestellt. Die Hydratation von Nanofasern war etwa zwei Größenordnungen schneller als die Hydratation eines Bulk-Gels mit der gleichen Polymerzusammensetzung.Die Nanofasern behielten ihre nanofaserige Morphologie über acht Wochen bei, bevor sie unter physiologischen Bedingungen abgebaut wurden. In sauren Umgebungen kam es zu einem schnelleren Abbau. Die Nanofasern waren sowohl im trockenen als auch im gequollenen Zustand mechanisch robust.Wir hoffen, dass Sie nach dem Anschauen dieses Videos ein gutes Verständnis dafür haben, wie man abbaubare, thermisch ansprechende Hydrogele herstellt, indem man die Geometrie steuert, in der die Gelvorläuferpolymere hergestellt werden. Denken Sie daran, sicherzustellen, dass die Gelierzeit des Polymervorläufers den Anforderungen jedes Partikels entspricht. Eine zu schnelle Gelierung hemmt die Herstellung des Mikrogels und der Nanofaser.Eine zu langsame Gelierung führt zu den vollständig kongerierten Morphologien. Diese Techniken ebnen den Weg für Forscher in den Bereichen Drug Delivery und Tissue Engineering. und entwerfen Sie gut definierte Hydrogel-Gerüste zur Steuerung der Geschwindigkeit oder des Ortes der Wirkstofffreisetzung oder zur Stimulierung der Geweberegeneration.

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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

Ein bioprinter wurde verwendet, um strukturierte Hydrogele auf einem Opfer-Form zu erstellen. Das Poloxamer Form wurde mit einem zweiten Hydrogel verfüllt und dann eluiert, so dass Hohlräume, die mit einem dritten Hydrogel gefüllt wurden. Diese Methode verwendet schnelle Elution und gute Bedruckbarkeit von Poloxamers zu komplexen Architekturen aus Biopolymeren zu generieren.

Drucken Thermoresponsive Reverse-Formen für die Erstellung von Gemusterte Zweikomponenten-Hydrogele für 3D Zellkultur

Zwei benachbarte Flüssigkeiten, die durch einen gerillten mikrofluidischen Kanal geleitet werden, können zu einem Mantel um einen Prepolymerkern geleitet werden; dabei sowohl Form als auch Querschnitt bestimmen. Die photoinitiierte Polymerisation, wie die Thiol-Klick-Chemie, eignet sich gut für die schnelle Erstarrung der Kernflüssigkeit in eine Mikrofaser mit vorgegebener Größe und Form.

Mikrofluidische Herstellung von Polymer- und Biohybridfasern mit vorgefertigter Größe und Form

Wir präsentieren ein Protokoll zur Synthese von Janus-Mikrohydrogelen, die vollständig aus dem gleichen Basismaterial, Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAAm), bestehen, mit einer klar kompartimentierten Struktur, die auf der Phasentrennung einer übersättigten NIPAAm-Monomerlösung basiert. Die synthetisierten Janus-Mikrohydrogele weisen einzigartige Eigenschaften wie anisotrope Thermoreaktionsfähigkeit und organophile/hydrophile Belastbarkeit auf.

Synthese von Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Janus Microhydrogels für anisotroper Thermo-Ansprechempfindlichkeit und organophiler / Hydrophilie Belastbarkeit

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

Dieses Protokoll beschreibt die Implementierung einer bildgeführten, laserbasierten Hydrogeldegradation zur Herstellung von vaskulär abgeleiteten, biomimetischen mikrofluidischen Netzwerken, die in Poly(ethylenglykol)-diacrylat (PEGDA) Hydrogele eingebettet sind. Diese biomimetischen mikrofluidischen Systeme können für Tissue-Engineering-Anwendungen, die Generierung von In-vitro-Krankheitsmodellen und die Herstellung fortschrittlicher "On-a-Chip"-Geräte nützlich sein.

Bildgestützte, laserbasierte Herstellung von Mikrofluidik-Networks-Vascular abgeleitet

Eine additive Fertigung für die Verarbeitung von UV-vernetzbarem Hydrogele hat entwickelt. Diese Strategie ermöglicht die Schicht für Schicht Montage Microfabricated Hydrogel Strukturen sowie die Montage von unabhängigen Komponenten mit integrierten Geräte mit beweglichen Komponenten, die auf magnetischen Betätigung reagieren.

Zusatzstoff Herstellungstechnik für die einfache und schnelle Herstellung von Hydrogel-basierte Micromachines mit magnetisch reagieren Komponenten

Diese Arbeit beschreibt einfache, anpassungsfähige und kostengünstige Methoden, um Mikrogele mit Extrusionsfragmentierung herzustellen, die Mikrogele zu injizierbaren granularen Hydrogelen zu verarbeiten und die granularen Hydrogele als Extrusionsdruckfarben für biomedizinische Anwendungen aufzutragen.

Fragmentierung von Bulk-Hydrogelen und Verarbeitung zu granularen Hydrogelen für biomedizinische Anwendungen

Dieser Artikel beschreibt Protokolle für die Herstellung von Gelatine-Methacryloyl-Mikrogelen mit hohem Durchsatz unter Verwendung mikrofluidischer Geräte, die Umwandlung von Mikrogelen in resuspendierbares Pulver (Mikroaerogele), die chemische Anordnung von Mikrogelen zu körnigen Hydrogelgerüsten und die Entwicklung von körnigen Hydrogel-Biotinten mit erhaltener Mikroporosität für den 3D-Biodruck.

Gelatine-Methacryloyl-Hydrogel-Gerüste: Hochdurchsatz-Mikrogelherstellung, Gefriertrocknung, chemische Assemblierung und 3D-Bioprinting

In diesem Artikel wird beschrieben, wie phototunbare Hydrogele in 3D biogedruckt werden, um die Versteifung der extrazellulären Matrix und die Aktivierung von Fibroblasten zu untersuchen.

3D-Bioprinting von phototunbaren Hydrogelen zur Untersuchung der Fibroblastenaktivierung

Erfahren Sie die Herstellung abbaubarer thermoresponsiver Hydrogele mit kontrollierten Längenskalen durch Hydrazon-Vernetzung. Diese Methode ermöglicht die Fabrikation von Mikro- und Nanogelen sowie Nanofasern für biomedizinische Anwendungen.

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen (Video) | JoVE Journal

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen

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