Name: building artificial tissue with biomaterials
Uploaded: 2023-04-30T06:32:11.000Z
Duration: 6 min 51 s
Channel: JoVE

<div class="chapter_text" id="script_0">Génie tissulaire est un champ de la médecine régénérative qui utilise des cellules, des biomatériaux et des molécules biologiquement actives pour créer, réparer ou remplacer les tissus. Tissus naturels se compose d’un élément d’armature, la matrice extracellulaire, ou ECM et les cellules de tissu-spécifique qui l’habitent. Ingénierie tissulaire a pour but de ressembler à des tissus naturels aussi étroitement que possible, en utilisant naturelles ou d’ingénierie des composants structuraux et des cellules de tissu-spécifique. Cette vidéo va introduire le domaine de l’ingénierie tissulaire, démontrer certains techniques communs et des défis dans le domaine et introduire quelques applications de cette technologie.</div><div class="chapter_text" id="script_1">Tout d’abord, nous allons jeter un coup d’oeil à ses composants typiques de l’ingénierie tissulaire. Le tissu est formé en créant d’abord un échafaudage à l’aide d’un biomatériau. L’échafaud de tissu est destiné à structurer et à imiter l’ECM naturel. L’échafaudage de tissus peut prendre plusieurs morphologies différentes, comme une natte de fibre, ou un hydrogel, selon le type de tissu souhaité. En tout cas, ce biomatériau utilisé doit promouvoir adhésion cellulaire et interaction cellule souhaitable. Par ailleurs, un échafaudage DECELLULARISE d’un organe du donneur permet également pour fournir une structure pour le nouveau tissu. Le composant suivant est les cellules. Tous les tissus utilisent les cellules vivantes, qui définissent le type de tissu. Par exemple, les fibroblastes sont utilisées pour rendre la peau et chondrocytes servent à fabriquer du cartilage. Les cellules utilisées en ingénierie tissulaire peuvent provenir de plusieurs sources. Les cellules primaires sont extraites des tissus natifs, qui exige que les tissus natifs sont haché et digéré par une enzyme pour libérer les cellules. Sinon, les éléments secondaires, qui sont disponibles dans une banque de cellules, peut être utilisés. Cependant, ces cellules ne sont pas spécifiques à un patient et peuvent provoquer le rejet. Enfin, les cellules souches peuvent également être utilisés, qui sont des cellules indifférenciées qui peuvent donner lieu à différentes formes de cellules spécialisées, ou se répliquer. Pour créer le tissu, les cellules sélectionnées sont ensemencées sur l’échafaud de tissus, ainsi que des facteurs de croissance nécessaires pour encourager la formation des tissus. Les échafaudages ensemencés sont alors autorisés à cultiver dans une culture statique. Alternativement, réacteurs spécialisés culture de tissus peuvent être utilisés pour amorcer et développer l’ingénierie tissulaire.</div><div class="chapter_text" id="script_2">Maintenant que les composantes de l’ingénierie tissulaire ont été introduites, nous allons jeter un oeil à quelques méthodes courantes utilisées dans le domaine. Fabrication de l’échafaudage de tissu peut être le facteur le plus critique dans la détermination des propriétés mécaniques du tissu. Une morphologie échafaudage populaire est l’échafaudage électrofilées, qui est mat de fibres de micro-échelle. Électrofilage se fait en appliquant une tension entre une plaque de la collection et la pointe d’une seringue contenant ce biomatériau. Cela crée des microfibres, qui sont autorisés à recueillir jusqu'à ce que le tapis atteint les conditions requises pour l’échafaud. Elle doit avoir interconnectée micropores permettant de cellules et d’éléments nutritifs pour migrer superficie suffisante pour favoriser l’adhérence de la cellule ; et des propriétés mécaniques qui correspondent les tissus natifs. Ensuite, une technique clée servant à la culture des tissus est un réacteur de culture de tissus. Échafaudages de tissus sont souvent ensemencées avec des cellules par le biais de techniques de gouttelettes ou de submersion et autorisés à cultiver dans la culture stagnante. Cependant, les tissus naturels, tels que les vaisseaux sanguins, se développer sous une stimulation mécanique. Réacteurs de vitroplants visent à imiter les conditions physiologiques, tels que le flux pulsatile dans les artères, afin d’influencer le comportement et la croissance de l’endothélium et musculaire des cellules dans l’artère.</div><div class="chapter_text" id="script_3">Il y a de nombreux défis dans ce domaine, cependant. La principale limitation de tissu conçu in vitro est l’absence de systèmes de vaisseaux sanguins. Tissus naturels possèdent une vascularisation, qui fournit les nutriments et élimine les déchets. Cependant, ingénierie tissulaire s’appuie fortement sur la diffusion, ce qui limite la taille d’alimentation et de tissus de nutriments. Une stratégie pour la vascularisation se concentre sur l’utilisation des échafaudages synthétiques avec vascularisation intégré, ce qui pourrait aider à fournir des nutriments aux tissus. Bien que les prestations d’ingénierie tissulaire sont profondes, il est difficile de produire des tissus sur une échelle suffisamment grande pour l’usage clinique. Pour l’implantation, cellules doivent tout d’abord être récoltées sur le patient et puis développés et cultivés sur un échafaudage. Cela supposerait des systèmes de cultures cellulaires distincts pour chaque patient. En plus de la quantité importante de temps requis pour ces étapes, les défis réglementaires et les coûts élevés font cela est difficile à mettre en œuvre largement à ce stade.</div><div class="chapter_text" id="script_4">Maintenant que vous avez vu certaines des méthodes actuelles et défis de l’ingénierie tissulaire, nous allons jeter un oeil à certaines applications de la technologie. Génie tissulaire peut être utilisé dans les plaies chroniques ou la guérison des brûlures. Une méthode consiste à utiliser un échafaudage de tissu contenant des facteurs de croissance, mais pas les cellules. La matrice DECELLULARISE favorise la migration des cellules et favorise la croissance des tissus. Sinon, pour les plaies profondes, une matrice contenant des cellules peut être utilisée, qui s’intègre dans les tissus de l’hôte. Finalement, les chercheurs visent à être en mesure de remplacer entièrement les organes endommagés. Actuellement, c’est approchée à l’aide de la culture d’organes. Tout d’abord, l’organe du donneur, comme un poumon dans ce cas, est DECELLULARISE et sa structure native maintenue, puis le poumon est recellularized avec les cellules du patient. Cela limiterait le rejet et la nécessité d’un match de donateurs.</div><div class="chapter_text" id="script_5">Vous avez juste regardé aperçu de Tissue Engineering de Jove. Vous devriez maintenant être familiarisé avec certaines notions et méthodes dans le domaine, ainsi que certains défis majeurs et les applications. Merci de regarder.</div>

aperçu de l'ingénierie tissulaire

Génie tissulaire est un domaine émergent, qui vise à créer des tissus artificiels des biomatériaux, des cellules spécifiques et des facteurs de croissance. Ces constructions d’ingénierie tissulaire ont des avantages, avec possibilités de remplacement de l’orgue et la réparation des tissus.
Cette vidéo présente le domaine de l’ingénierie tissulaire et examine les composantes de l’ingénierie tissulaire. Cette vidéo décrit également certaines méthodes éminents utilisés pour créer l’échafaud de tissu, introduire une population cellulaire et favoriser la croissance et la prolifération. Enfin, certains défis majeurs et des applications importantes de la technologie sont démontrées.

Aperçu de l'ingénierie tissulaire

Tissue engineering&#160;aims to create artificial tissue from biomaterials, specific cells, and growth factors. These engineered tissue constructs have ...

L’ingénierie tissulaire est un domaine de la médecine régénérative qui utilise des cellules, des biomatériaux et des molécules biologiquement actives pour créer, réparer ou remplacer les tissus. Les tissus naturels se composent d’un composant structurel, la matrice extracellulaire, ou ECM, et des cellules spécifiques aux tissus qui l’habitent. Les tissus modifiés visent à ressembler le plus possible aux tissus naturels, en utilisant des composants structurels naturels ou modifiés et des cellules spécifiques aux tissus. Cette vidéo présentera le domaine de l’ingénierie tissulaire, démontrera certaines techniques et défis courants dans le domaine, et présentera certaines applications de cette technologie. Tout d’abord, jetons un coup d’œil aux composants typiques des tissus modifiés. Le tissu est formé en créant d’abord un échafaudage à l’aide d’un biomatériau. L’échafaudage tissulaire est destiné à fournir une structure et à imiter l’ECM naturel. L’échafaudage tissulaire peut prendre de nombreuses morphologies différentes, comme un tapis de fibres, ou un hydrogel, selon le type de tissu souhaité. Dans tous les cas, le biomatériau utilisé doit favoriser l’adhésion cellulaire et l’interaction cellulaire souhaitable. Alternativement, un échafaudage décellularisé d’un organe de donneur peut également être utilisé pour fournir une structure au nouveau tissu. Le composant suivant est les cellules. Tous les tissus utilisent des cellules vivantes, qui définissent le type de tissu. Par exemple, les fibroblastes sont utilisés pour fabriquer la peau et les chondrocytes sont utilisés pour fabriquer le cartilage. Les cellules utilisées dans les tissus modifiés peuvent provenir de plusieurs sources. Les cellules primaires sont extraites du tissu natif, ce qui nécessite que le tissu natif soit haché et digéré avec une enzyme pour libérer les cellules. Il est également possible d’utiliser des cellules secondaires, qui sont disponibles auprès d’une banque de cellules. Cependant, ces cellules ne sont pas spécifiques au patient et peuvent provoquer un rejet. Enfin, les cellules souches peuvent également être utilisées, qui sont des cellules indifférenciées capables de donner naissance à différentes formes de cellules spécialisées, ou de se répliquer. Pour créer le tissu, les cellules sélectionnées sont ensemencées sur l’échafaudage tissulaire, ainsi que les facteurs de croissance nécessaires pour encourager la formation des tissus. Les échafaudages ensemencés sont ensuite laissés pousser dans une culture statique. Alternativement, des réacteurs de culture tissulaire spécialisés peuvent être utilisés pour ensemencer et cultiver le tissu modifié. Maintenant que les composants des tissus modifiés ont été introduits, jetons un coup d’œil à certaines méthodes courantes utilisées dans le domaine. La fabrication de l’échafaudage tissulaire peut être le facteur le plus critique pour déterminer les propriétés mécaniques du tissu. Une morphologie d’échafaudage populaire est l’échafaudage électrofilé, qui est un tapis de fibres à l’échelle microscopique. L’électrofilage se fait en appliquant une tension entre une plaque collectrice et l’extrémité d’une seringue contenant le biomatériau. Cela crée des microfibres, qui sont laissées s’accumuler jusqu’à ce que le tapis atteigne les exigences nécessaires pour l’échafaudage. Il doit avoir des micropores interconnectés pour permettre aux cellules et aux nutriments de migrer ; surface adéquate pour favoriser l’adhésion cellulaire ; et des propriétés mécaniques qui correspondent aux tissus natifs. Ensuite, une technique clé utilisée pour faire pousser des tissus est un réacteur de culture tissulaire. Les échafaudages tissulaires sont souvent ensemencés de cellules par des techniques de gouttelettes ou d’immersion, et on les laisse croître en culture stagnante. Cependant, les tissus naturels, tels que les vaisseaux sanguins, se développent sous l’effet d’une stimulation mécanique. Les réacteurs de culture tissulaire visent à imiter les conditions physiologiques, telles que le flux pulsatile dans les artères, afin d’influencer le comportement et la croissance des cellules endothéliales et musculaires dans l’artère. Cependant, les défis à relever dans ce domaine sont nombreux. La principale limitation des tissus in-vitro est l’absence de systèmes de vaisseaux sanguins. Les tissus naturels possèdent une vascularisation, qui fournit des nutriments et élimine les déchets. Cependant, les tissus modifiés dépendent fortement de la diffusion, ce qui limite l’apport en nutriments et la taille des tissus. Une stratégie de vascularisation est axée sur l’utilisation d’échafaudages synthétiques avec système vasculaire intégré, qui pourraient aider à fournir des nutriments aux tissus. Bien que les avantages des tissus modifiés soient considérables, il est difficile de produire des tissus à une échelle suffisamment grande pour une utilisation clinique. Pour l’implantation, les cellules doivent d’abord être prélevées sur le patient, puis expansées et cultivées sur un échafaudage. Cela nécessiterait des systèmes de culture cellulaire distincts pour chaque patient. En plus du temps considérable requis pour ces étapes, les défis réglementaires et les coûts élevés rendent cette mesure difficile à mettre en œuvre à grande échelle à ce stade-ci. Maintenant que vous avez vu certaines des méthodes et des défis actuels de l’ingénierie tissulaire, jetons un coup d’œil à certaines applications de la technologie. L’ingénierie tissulaire peut être utilisée dans la cicatrisation des plaies chroniques ou des brûlures. Une méthode consiste à utiliser un échafaudage tissulaire contenant des facteurs de croissance mais pas de cellules. La matrice décellularisée favorise la migration des cellules et favorise la croissance des tissus. Alternativement, pour les plaies profondes, une matrice contenant des cellules peut être utilisée, qui s’intègre dans le tissu de l’hôte. À terme, les chercheurs visent à pouvoir remplacer complètement les organes endommagés. Actuellement, cette approche est utilisée par la culture d’organes. Tout d’abord, l’organe du donneur, comme un poumon dans ce cas, est décellularisé et sa structure native est maintenue, puis le poumon est recellularisé avec des cellules du patient. Cela limiterait le rejet et la nécessité d’un donneur compatible. Vous venez de regarder l’aperçu de l’ingénierie tissulaire de Jove. Vous devriez maintenant être familiarisé avec certains concepts et méthodes de base sur le terrain, ainsi qu’avec certains défis et applications clés. Merci d’avoir regardé.

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Overview of Tissue Engineering

building artificial tissue with biomaterials

Tissue engineering uses biomaterials, specific cells, and growth factors to build artificial tissue. These engineered tissue constructs are designed for tissue repair and, in some cases, organ replacement.

The field focuses on how to make tissue work like natural tissue. It begins with a scaffold, which is a structure that supports cell growth. Cells are then added to the scaffold, and growth factors help encourage proliferation, or cell multiplication.

The video also outlines common methods used to create the scaffold and introduce a cell population. It highlights the main challenges in making engineered tissue. It also shows important applications of the technology in medicine.

Building Artificial Tissue with Biomaterials

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overview of biomaterials

Biomaterials in Medicine and Engineering

Biomaterials are materials designed to interact well with biological organisms or molecules. They may come from an organism, be produced by an organism, or be made as a synthetic polymer. Because of these properties, engineers use biomaterials in medicine and other biological applications. These materials are used in tissue engineering, biosensing, and drug delivery. Tissue engineering uses materials to support the growth or repair of tissues. Biosensing uses materials to detect biological...

collagen hydrogels

Porcine Collagen for Tissue Engineering

Collagen is a useful biomaterial with uses that go beyond the lab. It has also found commercial use in photography. In tissue engineering, collagen can be turned into hydrogels that give engineered tissue support and structure. This page follows the path from porcine skin to a collagen hydrogel. Porcine skin is used as the source of collagen. The material is then prepared for use in tissue engineering applications. The video also shows several applications of collagen and the methods used to...

electrospinning of silk biomaterials

Silk Cocoon Processing for Fiber Mats

Silk cocoons can be processed into a soluble material that is useful for making biomaterials. Silk fibers have been used for fabrics and threads for centuries, but turning them into a versatile pre-polymer solution is a newer technique. That solution can then be shaped into materials with controllable mechanical properties. The process begins with silk worm cocoons. The silk is solubilized, or dissolved, so it can be handled as a liquid-like solution. The video then shows how that silk...

overview of biomem devices

BioMEMs in Diagnostics and Miniaturization

Bio-microelectromechanical systems, or BioMEMs, are microscale devices used in diagnostic settings. They work with very small sample and reagent volumes in vivo and in vitro, which means inside a living body or outside it in a lab. These compact systems support bioengineering research and help make diagnostic tools more efficient. BioMEMs can carry out functions such as filtration, sensing, and synthesis on a tiny scale. Using less material can lower costs and improve sensitivity. The...

microfabrication via photolithography

Photolithography for Silicon Wafer Patterning

Photolithography is a common microfabrication method used to pattern a silicon wafer. It uses light to transfer a design onto the wafer surface. This process helps form the basis for many BioMEM devices. The page also shows how photolithography is carried out in a cleanroom. Cleanroom steps are important because they support careful fabrication of small, detailed features. The video ends by introducing applications of this process in BioMEM device production.

soft lithography

Photolithography for Microfluidic Device Making

Photolithography and soft lithography are used to make BioMEM devices such as microfluidic channels. A microscale pattern is copied by curing an elastomeric polymer over a 3D structure. The result is a polymer piece that can serve as part of a biological device. These polymer structures are then used to build a range of tools. Some are microfluidic channels for biosensing applications. Others are microscale bioreactors that let scientists visualize micro-colonies. The process also shows how...

overview of bioprocess engineering

Bioreactors and Protein Production in Bioprocessing

Bioprocessing uses living organisms to make a desired target product. In many cases, that product is a protein made in a bioreactor, which is a controlled vessel for growing cells. This process often relies on genetically engineered organisms. Engineers design the system so the cells can produce proteins at large scale. That approach is central to making biotherapeutics, which are drugs made from biological materials. Biotherapeutics are important medicines for complex diseases such as...

synthetic biology

Engineering Cells to Produce Proteins

Synthetic biology is a bioengineering method for programming cells to make useful products. In many cases, the goal is to genetically modify an organism so it can produce large amounts of a protein. That protein may already be made by the cell, or it may come from a newly inserted DNA sequence. The process depends on changing an organism’s genetic material. This is done with transformation or transfection, two common ways to introduce DNA into cells. The video also shows how this work is...

batch and continuous bioreactors

Growing Cells in Bioreactors

Bioreactors are used to grow organisms in large volumes. This makes it possible to produce large amounts of a target product. In laboratory and bioengineering settings, they provide a controlled place for cell growth and product formation. The two main reactor types are batch reactors and continuous reactors. A batch reactor contains all of the materials needed for cell growth at the start. A continuous reactor has inlet and outlet ports, so fresh growth media can be added while cell waste is...

overview of biosensing

How Biosensors Detect Molecules

Biosensors detect biological molecules and chemical contaminants by combining biology with physical measurement. They can identify targets such as proteins or cells, as well as non-biological molecules like chemicals or contaminants. This makes biosensing a useful field for studying and monitoring many kinds of samples. These devices rely on different signal types to find the target molecule. Some biosensors use electrical signals, while others depend on optical, electrochemical, or mechanical...

electrochemical biosensing

Glucose Sensors and Cancer Detection

Electrochemical biosensors detect target molecules by measuring an oxidation-reduction event. That signal changes when a molecule binds to the sensor surface. These sensors helped shape modern biosensing after the first glucose biosensor was invented. The glucose biosensor is a key example of this technology. It shows how electrochemical sensing can track a biological target through a measurable electrical change. The same basic idea also helps explain how electrochemical biosensors can be...

optical biosensing

Detecting Molecules with Light

Optical biosensors detect target molecules with light. They monitor binding by reading an optical signal from the sample. This makes them useful for seeing when a target molecule is present. Some optical biosensors use a label molecule. The label creates a measurable signal, such as fluorescence. Other optical biosensors are label-free and track changes in optical properties, such as refractive index, as binding occurs. This page introduces both label and label-free optical biosensors. It...

overview of tissue engineering

Tissue engineering uses biomaterials, specific cells, and growth factors to build artificial tissue. These engineered tissue constructs are designed for tissue repair and, in some cases, organ replacement. The field focuses on how to make tissue work like natural tissue. It begins with a scaffold, which is a structure that supports cell growth. Cells are then added to the scaffold, and growth factors help encourage proliferation, or cell multiplication. The video also outlines common methods...

histotypic tissue culture

3D Cell Growth on Engineered Matrices

Histotypic tissue culture uses an engineered three-dimensional matrix to grow and propagate cells. Compared with common two-dimensional tissue culture, cells in a 3D setting behave more realistically and better mimic native tissue. The method is useful when high cell density is needed. The process begins by harvesting cells from donor tissue. Those cells are then placed onto an engineered construct for culture. This setup supports growth in a three-dimensional space instead of a flat surface.

whole organ tissue culture

Lung Decellularization and Recellularization

Whole organs can be cultured ex vivo using specialized bioreactors to support repair or replacement of entire organs. In this approach, a donor organ is first stripped of all cells. What remains is the three-dimensional structure of the organ, which can then be repopulated with new cells. The lung is the example shown here. The method uses a dynamic culture system that provides mechanical stimulation, similar to what the organ experiences in the body. This type of culture helps induce native...

bioengineering

Cette collection couvre les concepts fondamentaux de la bio-ingénierie, comprenant la production de biomatériaux, la culture en 3 dimensions et la culture d'organes, les techniques de biotraitement et les domaines des systèmes complexes que sont les bioMEM et la biodétection.

Explore how tissue engineering uses biomaterials, cells, and growth factors to build artificial tissue for repair, organ replacement, and medical applications.

Building Artificial Tissue with Biomaterials

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