Name: Ingeniería de un hidrogel de dos capas para el control de la diferenciación ASC (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 48 s
Description: Aprende a diseñar un hidrogel de dos capas con colágeno y PEG-fibrina para dirigir la diferenciación bidireccional de células madre adiposas (ASC) en aplicaciones de ingeniería tisular y regeneración dérmica.

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SN fue apoyado por una beca Postdoctoral Fellowship de la Iniciativa de Ingeniería de Tejidos de Pittsburgh. DOZ con el apoyo de una subvención concedida por La Fundación de Ginebra.

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

No hay conflictos de intereses financieros existen. Aviso legal Las opiniones o afirmaciones contenidas en este documento son las opiniones particulares de los autores y no deben interpretarse como oficial o que refleja las opiniones del Departamento de Defensa o el Gobierno de los EE.UU.. Los autores son empleados del gobierno de EE.UU., y este trabajo fue preparado como parte de sus funciones oficiales. Todo el trabajo fue apoyado por el Ejército de los EE.UU. de Investigación Médica y el Comando de Material. Este estudio se llevó a cabo en virtud de un protocolo revisado y aprobado por la Investigación Médica del Ejército de EE.UU. y de la Junta de Revisión Institucional de Material de comandos y de acuerdo con el protocolo aprobado.

ASCs son bien conocidos por su facilidad de aislamiento y la capacidad de diferenciar hacia diversos tipos de células. Con las técnicas descritas en este manuscrito, que son capaces de explotar la plasticidad de la ASC mediante la exposición de estas células para biomatrices múltiples simultáneamente. Como las células migran lejos de su base de CSM y entrar en su entorno extracelular, las células toman el ejemplo de la tarima y puede mantener la &quot;troncalidad&quot; (colágeno) o ser inducidas a diferenciarse hacia ti...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo / equipo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> Solución salina equilibrada de Hanks (HBSS) </td><td> Gibco </td><td> 14175 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Suero Bovino Fetal </td><td> Hyclone </td><td> SH30071.03 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> La colagenasa tipo II </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C6685 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> 70-m Filtro de malla de nylon </td><td> BD Biosciences </td><td> 352350 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> 100-m nylon Filtro de malla </td><td> BD Biosciences </td><td> 352360 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> El crecimiento medio del sistema MesenPRO </td><td> Invitrogen </td><td> 12746-012 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> L-glutamina </td&gt; <td> Gibco </td><td> 25030 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> CaCl 2 .2 H 2 O </td><td> Sigma </td><td> C8106 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> T75 frasco de cultivo de tejidos </td><td> BD Biosciences </td><td> 137787 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> El quitosano </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 448869 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Ácido Acético </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 320099 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> N-octanol </td><td> Acros Organics </td><td> 150630025 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Sorbitan mono-oleato </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> S6760 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Hidróxido de potasio </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P1767 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Acetona </td><td> Fisher Scientific </td><td> L-4859 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 270741 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Trinitro bencenosulfónico </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P2297 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Ácido clorhídrico </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 320331 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Éter etílico </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 472-484 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> 8 micras de tejido Inserta cultivo en placa </td><td> BD Biosciences </td><td> 353097 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> 1,5 ml Tubos de microcentrífuga </td><td> Pescador </td><td> 05-408-129 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Reactivo MTT </td><td> Invitrogen </td><td> M6494 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Dimetilsulfóxido </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> D8779 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Qtracker célula Etiquetado Kit (QRastreador de 655) </td><td> Sondas moleculares </td><td> Q2502PMP </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Colágeno tipo 1 </td><td> Travigen </td><td> 3447-020-01 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Hidróxido de sodio </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> S8045 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> 12 placas de cultivo tisular </td><td> BD Biosciences </td><td> 353043 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> El fibrinógeno </td><td> Sigma </td><td> F3879 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> La trombina </td><td> Sigma </td><td> T6884 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Derivado benzotriazol de polietileno </td><td> Sunbio </td><td> DE-034GS </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Tampón Tris Tableta (pH 7,6) </td><td> Sigma </td><td> T5030 </td><td> Consumible </td></tr><tr><td> Centrifugar </td><td> Eppendorf </td><td> 5417R </td><td> Equillo </td></tr><tr><td> Agitador orbital </td><td> New Brunswick Scienctific </td><td> C24 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Incubador humidificado con Air-5% de CO 2 </td><td> Thermo Scientific </td><td> Modelo 370 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Agitador de varillas </td><td> IKA </td><td> Visc6000 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Agitador magnético </td><td> Corning </td><td> PC-210 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Desecador de vacío </td><td> - </td><td> - </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Analizador de Tamaño de Partículas </td><td> Malvern </td><td> STP2000 Spraytec </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Baño de agua </td><td> Fisher Scientific </td><td> Isotemp210 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Espectrofotómetro </td><td> Beckman </td><td> Beckman Coulter DU Espectrofotómetro 800UV/Visible </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Vórtice </td><td> Diagger </td><td> 3030a </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Lector de microplacas </td><td> Molecular Devices </td><td> SpectraMax M2 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Luz / microscopio de fluorescencia </td><td> Olimpo </td><td> IX71 </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Microscopio Confocal </td><td> Olimpo </td><td> FV-500 microscopio confocal de barrido láser </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Microscopio Electrónico de Barrido </td><td> Carl Zeiss MicroImaging </td><td> Leo 435 VP </td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Microscopio Electrónico de Transmisión </td><td> JEOL </td><td> JEOL 1230 </td><td> Equipo </td></tr></tbody></table>

ingeniería de un hidrogel de dos capas para el control de la diferenciación asc

Engineering a Bilayered Hydrogel to Control ASC Differentiation

Polímeros naturales en los últimos años han adquirido mayor importancia debido a su biocompatibilidad anfitrión y capacidad de interactuar con las células in vitro e in vivo. Un área de investigación que promete en medicina regenerativa es el uso combinatorio de biomateriales novedosos y células madre. Una estrategia fundamental en el campo de la ingeniería de tejidos es el uso de andamios tridimensionales (por ejemplo, descelularizados matriz extracelular, hidrogeles, micro / nano partículas) de la dirección de la función celular. Esta tecnología ha evolucionado desde el descubrimiento de que las células necesitan un sustrato sobre el que se pueden adherir, proliferan, y expresar su fenotipo diferenciado y función celular 2-3. Más recientemente, se ha determinado también que las células no sólo utilizar estos sustratos para la adherencia, sino también interactuar y tener señales de la matriz de sustrato (por ejemplo, la matriz extracelular, ECM) 4. Por lo tanto, las células y andamios tienen una conexión recíproca quesirve para controlar el desarrollo del tejido, la organización y función última. Derivadas de tejido adiposo células madre (ASC) son mesenquimal, no las células madre hematopoyéticas presentes en el tejido adiposo que puede exhibir múltiples linaje diferenciación y sirven como una fuente disponible de células (es decir, pre-endotelio vascular y pericitos). Nuestra hipótesis es que derivadas de tejido adiposo células madre pueden ser dirigidos hacia diferentes fenotipos de forma simultánea simplemente co-cultivo en matrices de doble capa 1. Nuestro laboratorio está centrado en la curación de heridas dérmicas. Para este fin, se creó una matriz compuesta única de los biomateriales naturales, fibrina, el colágeno, y quitosano que puede imitar las características y funciones de un dermo-específica curación ambiente de la herida de ECM.

Este protocolo se centra en la utilización de la capacidad inherente de las células madre para tomar el ejemplo de su matriz extracelular circundante y ser inducidas a diferenciarse en múltiples fenotipos. Este manuscrito métodos extiende nuestra descripción y caracterización de un modelo utilizando un hidrogel bicapa, compuesto de PEG-fibrina y colágeno, a la vez co-diferenciar derivadas de tejido adiposo células madre<sup&gt; 1</sup&gt;.

Ingeniería de un hidrogel de dos capas para el control de la diferenciación ASC

A lo largo de los años, los polímeros naturales han cobrado mayor importancia debido a su biocompatibilidad con el huésped y su capacidad para interactuar con las células in vitro e in...

El objetivo general de este procedimiento es crear una matriz compuesta hecha de biomateriales naturales que pueda utilizarse para entregar y diferenciar células madre y así ayudar en la cicatrización de heridas. Esto se logra primero aislando células madre derivadas de tejido adiposo o una CMC de un animal de prueba. A continuación, las CMC se cargan sobre microesferas de quitosano previamente elaboradas.Luego se vierte el gel de colágeno FIBRILADO y se colocan las perlas A-S-C-C-S-M sobre el gel de colágeno. Finalmente, se vierte el gel de fibrina PEG sobre el gel de colágeno A-S-C-C-S-M y se añade medio. En última instancia, se pueden obtener resultados que muestran la migración simultánea bidireccional de A SC desde la perla CSM hacia las matrices de colágeno y fibrina PEG.Mediante este procedimiento, una única fuente de células madre puede recibir señales diferenciales provenientes de los microentornos de colágeno y fibrina PEG, y ser estimulada de manera diferencial para producir factores pleiotrópicos y formar una red de estructuras prevasculares. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes como los compuestos de material único o los sustitutos de piel d

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Research

Investigación

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Bioengineering

Bioingeniería

Técnicas sencillas se describen para la producción rápida de microfabricated sistemas de cultivo neuronal mediante un dispositivo digital de microespejos para la litografía de proyección dinámica máscara regular de los sustratos de cultivo celular. Estos sistemas de cultivo pueden ser más representativos de la arquitectura biológica natural, y las técnicas descritas podrían ser adaptados para numerosas aplicaciones.

Fabricación de hidrogeles micropatterned para sistemas de cultivo neuronal usando fotolitografía dinámica de proyección Máscara

Aquí se describe una estrategia única para la creación de matrices biocompatibles, capas continuas con interfaces entre capas distintas para la ingeniería de tejidos. Tal andamio podría proporcionar un entorno adaptable ideal para modular el comportamiento celular por varias señales biológico, químico o...

Gradiente de densidad multicapa polimerización (DGMP): una técnica novedosa para la creación de multi-compartimiento, Andamios personalizables para Ingeniería de Tejidos

Para la creación de estructuras altamente organizadas de tejido complejo, se deben ensamblar múltiples tipos de materiales y células en un compuesto integrado.  Este diseño combinatorio incorpora láminas de células estratificadas específicas de órganos con dos materiales distintos derivados de la biología que contienen una fuerte base de matriz fibrosa y células endoteliales para mejorar la formación de nuevos vasos.

Ingeniería de tejidos: Construcción de un multicelular 3D Andamios para la entrega de láminas de células en capas

Describimos la fabricación de láminas de hidrogel microestampadas utilizando un proceso simple, que se puede ensamblar y manipular de forma independiente. Utilizando estas láminas modulares de hidrogel, se puede generar un sencillo sistema de cultivo celular en 3D a macroescala con un microambiente celular controlado.

Construcción de Hojas modular de hidrogel para la arquitectura celular 3D a escala macro micropatterned

Este artículo presenta un enfoque simple para proporcionar cepas estática gradiente discontinua en un hidrogel celular cargado concéntrico regular alineación de celda para ingeniería de tejidos.

Gradiente de tensión Chip para estimulantes comportamientos celulares en hidrogel cargadas de celulares

La ingeniería y el análisis de tejidos portadores de carga con poblaciones celulares heterogéneas siguen siendo un desafío. Aquí, describimos un método para crear discos de hidrogel de alginato de dos capas como plataforma para el cocultivo de diversas poblaciones celulares dentro de una construcción.

Las construcciones en capas de alginato: Una plataforma para el co-cultivo de poblaciones celulares heterogéneas

Diferentes métodos para manipular arquitectura tridimensional en Hidrogeles basados en proteína se evalúan aquí con respecto a las propiedades del material. Las redes macroporoso son funcionalizadas con un péptido de la célula-adhesivo, y se evalúa su viabilidad en cultivo de células utilizando dos líneas celulares de diferentes modelos.

Fácil manipulación de arquitecturas en Hidrogeles basados en proteínas para aplicaciones de la cultura de célula

Modelos de cultura bicapa actuales no permiten estudios funcionales en vitro que imitan en vivo microambientes. Uso de glicol de polietileno y un método de plantillas de óxido de zinc, este protocolo describe el desarrollo de una membrana del sótano biomiméticos ultrafino con rigidez sintonizable, porosidad y composición bioquímica que imita muy de cerca en vivo matrices extracelulares.

Hidrogeles ultrafino Porated elástico como una membrana del sótano biomiméticos para doble cultura de la célula

Los ligandos de matriz extracelular se pueden patrones en hidrogeles de poliacrilamida para permitir el cultivo de células madre embrionarias humanas en colonias confinadas en sustratos compatibles. Este método se puede combinar con microscopía de fuerza de tracción y ensayos bioquímicos para examinar la interacción entre la geometría del tejido, las fuerzas generadas por células y la especificación del destino.

Patrón de la geometría de las colonias de células madre embrionarias humanas en sustratos compatibles para controlar la mecánica de nivel de tejido

Hemos desarrollado una matriz extracelular y de pulmón descelularizada biorreactor novela biomiméticos que se puede utilizar para generar tejido pulmonar funcional. Por la siembra de las células en la matriz y el cultivo en el biorreactor, que generan tejido que demuestra el intercambio de gases eficaz cuando se trasplantan en vivo por periodos cortos de tiempo.

Procedimiento para la Ingeniería de pulmón

Aprende a diseñar un hidrogel de dos capas con colágeno y PEG-fibrina para dirigir la diferenciación bidireccional de células madre adiposas (ASC) en aplicaciones de ingeniería tisular y regeneración dérmica.

Ingeniería de un hidrogel de dos capas para el control de la diferenciación ASC

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