Bioprinting Cellularized Construye El uso de un Tejidos específicos de hidrogel Bioink

Resumen

Se describe un conjunto de protocolos que en conjunto proporcionan un bioink hidrogel imitando tejido con el que construcciones de tejido 3-D funcionales y viables se pueden bioprinted para su uso en aplicaciones de cribado in vitro.

Resumen

Bioprinting ha surgido como un enfoque de biofabricación versátil para crear construcciones de órganos de ingeniería tisular. Estos constructos tienen un uso potencial como reemplazos de órganos para la implantación en pacientes, y también, cuando se crean en una escala de tamaño más pequeña como "organoides" modelo que se pueden usar en sistemas in vitro para el cribado de drogas y toxicología.

A pesar del desarrollo de una amplia variedad de dispositivos de bioimpresión, la aplicación de la tecnología de bioimpresión puede verse limitada por la disponibilidad de materiales que agilizan los procedimientos de bioimpresión y apoyan la viabilidad y función celular al proporcionar pistas específicas de tejido. Aquí describimos un versátil sistema de hidrogel a base de ácido hialurónico (HA) y gelatina compuesto por un protocolo de reticulación multi-reticulante de 2 etapas, que puede proporcionar señales bioquímicas específicas de los tejidos e imitar las propiedades mecánicas de los tejidos in vivo.

Los factores bioquímicos se proporcionan mediante la incorporación de materiales de matriz extracelular derivados de tejidos, que incluyen potentes factores de crecimiento. Las propiedades mecánicas de los tejidos son combinaciones controladas de reticulantes basados en PEG con diferentes pesos moleculares, geometrías (lineales o multibrazo) y grupos funcionales para producir biotintas extruibles y valores finales de rigidez al cizallamiento de construcción en un amplio rango (100 Pa a 20 kPa). Utilizando estos parámetros, se utilizaron biotintas de hidrogel para bioimprimir esferoides hepáticos primarios en una biotinta específica para el hígado con el fin de crear construcciones hepáticas in vitro con alta viabilidad celular y una producción funcional medible de albúmina y urea. Esta metodología proporciona un marco general que se puede adaptar para la personalización futura de hidrogeles para la biofabricación de una amplia gama de tipos de construcción de tejidos.

Introducción

En los últimos años, una variedad de tecnologías se han convertido en disponibles que aborda la necesidad de fuentes alternativas de órganos y tejidos funcionales mediante la búsqueda de fabricar, o biofabricate, ellos. Bioprinting ha surgido como uno de los más prometedores de estas tecnologías. Bioprinting se puede considerar como una forma de fabricación aditiva robótico de partes biológicas, que se puede utilizar para construir o modelo viable estructuras de órganos similares o similar a un tejido en 3 dimensiones. ¹ En la mayoría de los casos, bioprinting emplea un 3 dimensiones (3 -D) dispositivo de impresión que está dirigido por un ordenador para d....

Protocolo

1. hidrogel Bioink Formulaciones y Preparación

1. Con el fin de proporcionar perfiles bioquímicos específicos de tejido, específico de tejido preparar ECM digerir soluciones como se describió anteriormente para el hígado. ²⁰
   Nota: En general, esta ECM digest comprenderá 40% del volumen bioink hidrogel final que se emplea. Varios cientos de mililitros de solución de ECM digesto se pueden preparar, alícuotas, y se congelaron a -80 ° C para uso futuro.
2. Antes de hidrogel formulación, disolver un fotoiniciador, 2-hidroxi-4 '- (2-hidroxietoxi) -2-metilpropiofenona, en agua a 0,1% w / v.
   Nota: Los volúmenes en el rango de 50-10....

Resultados

Cuando los procedimientos descritos anteriormente se siguen correctamente, los hidrogeles deben contener un perfil bioquímico específico para el tipo de tejido diana, ²⁰ permiten un alto grado de control sobre bioprinting y módulo elástico final, ³⁴ y apoyar células funcionales viables en construcciones de tejido.

Personalización de hidrogel
Para mejor hígado nativo mímica, el bioi.......

Discusión

Hay varios componentes que son críticos a considerar cuando se trata de construcciones de tejido biofabricate 3-D, para su posible uso en seres humanos o para aplicaciones de detección in vitro. El empleo de los componentes celulares apropiadas determina la funcionalidad potencial final, mientras que el dispositivo Biofabrication sí determina la metodología general para llegar al constructo final. El tercer componente, el biomaterial, es igualmente importante, ya que sirve el doble papel. Específicamente, el co.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Ácido hialurónico	Sigma	53747
Gelatina	Sigma	G6144
2-hidroxi-4′-(2-hidroxietoxi)-2-metilpropiofenona	Sigma	410896
Kit de hidrogel de ácido hialurónico y gelatina (HyStem-HP)	El kit ESI-BIO	GS315	contiene los componentes Heprasil (ácido hialurónico tiolado y heparinizado), Gelin-S (tiolado gelatina), y Extralink (PEGDA)
PEG 8-Arm Alkyne, 10  kDa	Creative PEGWorks	PSB-887
Hepatocitos humanos primarios	Triangle Research Labs	HUCPM6
Células estrelladas hepáticas humanas primarias	ScienCell	5300
Células Kupffer humanas primarias	Life Technologies	HUKCCS Hepatocyte
Basal Media (HBM)	Lonza	CC-3199
Hepatocyte Media Kit de suplementos	Lonza	CC-3198	HCM SingleQuot Kits (contiene ácido ascórbico, 0,5  Ml; albúmina sérica bovina [sin ácidos grasos], 10  Ml; sulfato de gentamicina/anfotericina B, 0,5 y nbsp; Ml; hidrocortisona 21-hemisuccinato, 0,5 y nbsp; Ml; insulina, 0,5 y nbsp; Ml; factor de crecimiento epidérmico recombinante humano, 0,5  Ml; transferencia, 0.5  ml)
Triton X-100	Sigma	T9284	Otros fabricantes están bien.
Hidróxido de amonio	Fischer Scientific	A669	Otros fabricantes están bien.
Tejido fresco de cadáver porcino	n/a	n/a
Liofilizador	cualquiera	n/a
Molino congelador	cualquiera	n/a
Bioprinter	n/a	n/a	La bioimpresora descrita en este documento fue construida internamente a medida. En general, otros dispositivos son adecuados siempre que admitan la impresión basada en extrusión controlada por computadora de materiales de hidrogel.
Placa de cultivo colgante	InSphero	CS-06-001	InSphero GravityPlus Plataforma de cultivo 3D