Bio-impression 3D d’hydrogels photoaccordables pour étudier l’activation des fibroblastes

Alicia E. Tanneberger; Layla Blair; Duncan Davis-Hall; Chelsea M. Magin

doi:10.3791/65639

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Article de méthode

Bio-impression 3D d’hydrogels photoaccordables pour étudier l’activation des fibroblastes

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DOI :

10.3791/65639

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30 juin 2023

Alicia E. Tanneberger¹ , Layla Blair¹ , Duncan Davis-Hall¹ , Chelsea M. Magin¹^,²^,³

¹Department of Bioengineering, University of Colorado Denver | Anschutz Medical Campus, ²Department of Pediatrics, University of Colorado Anschutz Medical Campus, ³Division of Pulmonary Sciences and Critical Care Medicine, Department of Medicine, University of Colorado Anschutz Medical Campus

Dans cet article

Résumé

Cet article décrit comment bio-imprimer en 3D des hydrogels photoaccordables pour étudier le raidissement de la matrice extracellulaire et l’activation des fibroblastes.

Résumé

Les hydrogels photoaccordables peuvent se transformer spatialement et temporellement en réponse à l’exposition à la lumière. L’incorporation de ces types de biomatériaux dans des plateformes de culture cellulaire et le déclenchement dynamique de changements, tels que l’augmentation de la rigidité microenvironnementale, permettent aux chercheurs de modéliser les changements dans la matrice extracellulaire (MEC) qui se produisent au cours de la progression de la maladie fibrotique. Dans cet article, une méthode de bio-impression 3D d’un biomatériau hydrogel photoaccordable capable de deux réactions de polymérisation séquentielles dans un bain de support de gélatine est présentée. La technique de bio-impression FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) a été adaptée en ajustant le pH du bain de support pour faciliter une réaction d’addition de Michael. Tout d’abord, la bio-encre contenant du méthacrylate de poly(éthylène glycol)-alpha (PEGαMA) a réagi hors stœchiométrie avec un agent de réticulation dégradable par cellule pour former des hydrogels mous. Ces hydrogels mous ont ensuite été exposés à un photo-initateur et à la lumière pour induire l’homopolymérisation des groupes qui n’ont pas réagi et rigidifier l’hydrogel. Ce protocole couvre la synthèse d’hydrogel, la bio-impression 3D, le phototiffening et la caractérisation des paramètres pour évaluer l’activation des fibroblastes dans les structures 3D. La méthode présentée ici permet aux chercheurs de bio-imprimer en 3D une variété de matériaux qui subissent des réactions de polymérisation catalysées par le pH et pourraient être mis en œuvre pour concevoir divers modèles d’homéostasie, de maladie et de réparation des tissus.

Introduction

La bio-impression 3D est une technologie transformatrice qui permet aux chercheurs de déposer avec précision des cellules et des biomatériaux dans des volumes 3D et de recréer la structure hiérarchique complexe des tissus biologiques. Au cours de la dernière décennie, les progrès de la bio-impression 3D ont permis de créer des tissus cardiaques humains battants¹, des modèles fonctionnels des tissus rénaux², des modèles d’échange gazeux dans les poumons³ et des modèles tumoraux pour la recherche sur le cancer⁴. L’invention des techniques de bio-impression 3D embarquée, telle....