Nouveau procédé d’impression 3D Decellularise Matrices

Stacey M. S. Gruber; Paulomi Ghosh; Karl Wilhelm Mueller; Patrick W. Whitlock; Chia-Ying Lin

doi:10.3791/58720

Article de méthode

Nouveau procédé d’impression 3D Decellularise Matrices

DOI :

10.3791/58720

⸱

7 janvier 2019

Stacey M. S. Gruber¹ , Paulomi Ghosh² , Karl Wilhelm Mueller² , Patrick W. Whitlock¹^,²^,³ , Chia-Ying Lin¹^,³

¹Department of Biomedical Engineering, University of Cincinnati, ²Division of Orthopaedic Surgery, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, ³Department of Orthopaedic Surgery, University of Cincinnati

Dans cet article

Résumé

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Ce protocole décrit la production du filament polycaprolactone (PCL) avec des microsphères de (PLA) d’acide polylactique embarqués qui contiennent decellularise matrices (DM) pour l’impression 3D de tissus structuraux des constructions de génie.

Résumé

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Bioprinting 3D vise à créer des échafaudages personnalisés qui sont biologiquement actives et adaptées à la taille désirée et la géométrie. Une dorsale thermoplastique peut fournir une stabilité mécanique semblable au tissu natif tandis que les agents biologiques offrent compositions repères à des cellules progénitrices, menant à leur migration, la prolifération et la différenciation pour reconstituer les tissus originales / organes de¹^,². Malheureusement, nombreux compatible d’impression 3D, polymères biorésorbables (tels que l’acide polylactique PLA) sont imprimées à une température de 210 ° C ou supérieur - températures qui nuisent aux produits biologiques. En revanche, polycaprolactone (PCL), un autre type de polyester, est un biorésorbable, 3D matériel imprimable qui a une température plus douce impression de 65 ° C. Par conséquent, il a émis l’hypothèse que matrice extracellulaire decellularise (DM) contenue dans une barrière thermique protectrice de PLA a pu être imprimé dans les filaments PCL et rester dans sa conformation fonctionnelle. Dans cet ouvrage, cartilagineuses réparation était l’application pour laquelle l’hypothèse a été vérifiée. Par conséquent, cartilages porcins a été decellularise et encapsulé dans des microsphères de (PLA) acides polylactique, qui étaient ensuite extrudés avec polycaprolactone (PCL) en filament pour produire des constructions 3D via fusionnés avec modélisation dépôts. Les constructions avec ou sans les microsphères (PLA-DM/PCL et PCL(-), respectivement) ont été évalués pour les différences dans les caractéristiques de la surface.

Introduction

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Cours techniques d’ingénierie tissulaire pour applications cliniques telles que des os, du cartilage, tendons et ligament reconstruction utilisent auto - et allogreffes à réparer le tissu endommagé. Chacune de ces techniques est effectuée systématiquement comme un « gold standard » dans la pratique clinique par récolte tout d’abord le tissu du donneur par le patient ou un match cadavérique et puis en plaçant le tissu du donneur dans le défaut site². Toutefois, ces stratégies sont limitées par la morbidité site donneur, rareté de site donneur pour les gros défauts, risque d’infection et la difficulté à trouver des greffes qui correspondent à la ....

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Protocole

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1. obtention et microsphères de prétraitement

Produire des microsphères avec la matrice souhaitée encapsulé (PLA-DM)².
Remarque : Il est impératif que les microsphères sont de taille uniforme. Pour cette raison, il est essentiel de tamisage des microsphères avant toute utilisation. Bien que l’encapsulation et décellularisation matrice ont été détaillés dans les précédentes publications², fait suite à un bref résumé du processus.
1. Tout d’abord, récolter des bouchons de cartilage de porc des membres postérieurs. Decellularize le cartilage dans une série de lavages avec acide 0.05 % trypsine/0,5 mm tetra....

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Résultats

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Après tamisage, microsphères devraient apparaître uniformes et être exempt de granulats. En vertu de la SEM, les microsphères tamisées peuvent avoir des petits pores sur leur surface, mais seront autrement sphériques et lisses, comme illustré à la Figure 1. Tous les filaments extrudés devraient être de diamètre uniforme et de section circulaire. Un filament qui contient des microsphères (PLA-DM/PCL) aura un peu plus mat finish tout en un PCL uniquement (filam.......

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Discussion

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Decellularise les deux matrices et 3D impression PCL échafaudages indépendamment auraient dû être divulgués afin de permettre l’adhésion et la prolifération des cellules, valider leur utilisation pour cartilagineuses réparer¹⁰^,¹¹^,¹². L’utilisation de la matrice decellularise de génie d’approches à la réparation des tissus a été un sujet de grand intérêt et le succès dans le passé récent,²^,

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Ce projet a été financé en partie par une subvention de la société orthopédique pédiatrique de l’Amérique du Nord (POSNA) et le National Institutes of Health accorde NIBIB R21EB025378-01 (subvention de recherche exploratoire bioingénierie).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Tamiseur	Haver & Boecker Tyler	Ro-Tap RX 29-E Pure
Sieve 90 um	Fisherbrand		170328156 n° 170
Tamis 53 um	Fisherbrand		162513588 n° 270
Tamis 106 um	Fisherbrand	162018121	n° 140
Coucheuse par pulvérisation cathodique	Leica	n/a
Microscope électronique à balayage	Hitachi, États-Unis	n/a
Filabot EX2		Filabot.com FB00061
Filabot Spooler	Filabot.com	FB00073
CAPA 6506	Perstorp	24980-41-4
Saline tamponnée au phosphate, PBS	Gibco	10010023
6" Fan	Comfort Zone, Amazon	n/a
Bain d’eau à ultrasons	Cole Parmer	SK-08895-13
Dreamer	FlashForge	n/a
Table de mixage	sur mesure	n/a	Matériel similaire : https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&persist=true&ip= no& gclid=CjwKCAjw- dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0 dTjsraEsBGfhMEH7ytx LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_ ixoC9GwQAvD_BwE
Micro Balance	Mettler Toledo, Fisher Scientific	01-913-851
Simplify3D	Simplify3D n	/a
SolidWorks		SolidWorks n/a
Microspheres	Produit en interne, voir simultanément Phosphate
de p-nitrophényle, sel disodique, hexahydraté	Millipore	4876-5GM
Phosphatase alcaline	Roche Diagnostics GmbH	10 713 023 001
Absorbance Reader	Tecan	Sunrise
Tris-HCl Buffer	Sigma-Aldrich	T6455-100ML
Agitateur chauffant	Nouveau Brunswick Scientific	Excella E24

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hutchmaker, D., Teoh, S., Zein, I., Ng, K. W., Schantz, J. -T., Leahy, J. C. Design and Fabrication of a 3D Scaffold for Tissue Engineering Bone. Synthetic Bioabsorbable Polymers and Implants. 15 (2), 845-847 (1988).
Ghosh, P., Gruber, S. M. S., Lin, C. -Y., Whitlock, P. Microspheres containing decellularized cartilage induce chondrogenesis and remain functional after incorporation within a poly(caprolactone) filament useful for fabricating a 3D scaffold. Biofabrication. , (201....

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Mots-clés

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