Fabrication de tissus de cartilage humain en utilisant trois dimensions jet d'encre Technologie d'impression

L’objectif global de cette procédure est de construire un tissu cartilagineux humain tridimensionnel pour tester la faisabilité de l’impression 3D de tissus, à l’aide d’une imprimante à jet d’encre thermique modifiée avec photopolymérisation simultanée. Ceci est accompli en modifiant d’abord une imprimante à jet d’encre thermique Hewlett Packard desk jet 500 disponible dans le commerce et 5 1 16 2 6, une cartouche d’encre monochrome en une imprimante bio. La deuxième étape consiste à combiner une simple étape d’impression 3D et une lampe UV à longue longueur d’onde pour fournir une polymérisation instantanée de l’encre biologique injectée pendant le processus de fabrication.

Ensuite, la bio-encre est préparée en suspendant des chondrocytes articulaires humains expansés dans une solution de polyéthylène glycol à 10 % à 5 millions de cellules par millilitre. La dernière étape consiste à imprimer le tissu cartilagineux couche par couche avec photopolymérisation simultanée. Enfin, la microscopie confocale et l’histologie.

La coloration est utilisée pour montrer la distribution uniforme des chondrocytes imprimés dans un hydrogel 3D et une excellente production de matrice extracellulaire cartilagineuse dans le néo-cartilage homogène pendant la culture. Le principal avantage de cette technologie par rapport aux mesures existantes telles que la polymérisation après la fabrication manuelle ou l’installation des cellules après balayage pour la fabrication est que les cellules imprimées sont livrées avec précision à l’emplacement tactile et restent en position dans la matrice. Au lieu de penser au bas de l’échafaudage en raison de la gravité, il forme une cartouche homogène.

La modification de l’imprimante présentée dans cette vidéo est basée sur une imprimante à jet d’encre thermique Hewlett Packard Desk jet 500 et une cartouche d’encre noire 5 1 6 2 6 a. Commencez par retirer le capot en plastique supérieur de l’imprimante et détachez soigneusement le panneau de commande du capot. Détachez les trois câbles entre la partie supérieure et la base de l’imprimante.

Retirez ensuite la partie supérieure de l’imprimante de la base. Ensuite, les petits accessoires en plastique et en caoutchouc qui composent le système de nettoyage de la tête d’impression sont retirés de la partie supérieure de l’imprimante. Retirez la base du bac à papier à l’aide de ressorts.

La plaque métallique recouvrant la barre d’alimentation en papier plastique doit également être retirée. De plus, la barre d’alimentation en papier en plastique doit être coupée en position centrale de la roue d’alimentation et les deux roues d’alimentation en papier retirées. Pour les besoins de cette vidéo, ces composants ont déjà été supprimés.

Après avoir nettoyé la poussière et les débris à l’aide d’air comprimé et de lingettes à l’éthanol, fixez la partie supérieure de l’imprimante à la base avant d’utiliser l’UV. Stérilisez l’imprimante modifiée pendant au moins deux heures dans une hotte à flux laminaire - effectué. Pour modifier la cartouche d’encre, coupez d’abord son capuchon.

À l’aide d’une scie à main, videz l’encre et retirez le filtre qui recouvre le réservoir du puits inférieur de la cartouche. Rincez abondamment la cartouche à l’eau courante du robinet pour éliminer les ultras d’encre résiduels. Trempez la cartouche dans de l’eau déminéralisée pendant 10 minutes.

Examinez la cartouche pour vous assurer que toute l’encre a été retirée. Vaporisez abondamment la cartouche avec de l’éthanol à 70 % pour la stérilisation, suivie d’eau déminéralisée stérilisée. Enfin, installez une lampe UV à longue longueur d’onde sur la plate-forme d’impression pour fournir une capacité de photopolymérisation simultanée.

Mesurez l’intensité des UV sur la plate-forme d’impression à l’aide d’un posemètre UV. Ajustez la distance entre la lampe UV et la plate-forme de l’imprimante, de sorte que l’intensité du sujet d’impression soit comprise entre quatre et huit milliwatts par centimètre carré. Cette distance entre la lampe et la plate-forme de l’imprimante doit être d’environ 25 centimètres.

L’encre biologique est préparée à partir de chondrocytes humains pour développer les chondrocytes dans une plaque monocouche. 5 millions de chondrocytes humains dans chaque flacon de culture tissulaire T 1 75 pour l’expansion cellulaire Dans DMEM complété par 10 % de sérum de veau et une x pénicilline streptomycine cellules de culture de glutamine à 37 degrés Celsius avec de l’air humidifié contenant 5 % de dioxyde de carbone. Changez le milieu de culture tous les trois jours jusqu’à ce que les cellules soient confluentes à 85 %.

Utilisez les cellules du même passage. Préparez la solution de polyéthylène glycol DL ou peda. Dissoudre le peda dans le PBS jusqu’à une concentration finale de 10 % en poids par volume.

Ajouter l’initiateur de photo I 2 9 5 9 à une concentration finale de 0,05 % en poids par filtre de volume. Stérilisez la solution lorsque les chondrocytes humains cultivés sont confluents à 85 %. Collectez les cellules après avoir calculé la concentration cellulaire.

Transférez le volume de suspension cellulaire nécessaire à la préparation de la bio, soit 5 millions de cellules par millilitre, dans une centrifugeuse à tube conique à 1200 tr/min pendant cinq minutes. Pour granuler les cellules, aspirez le surnageant et suspendez les cellules dans la solution Pega préparée pour former l’encre biologique. Pour commencer cette procédure, allumez l’imprimante et l’ordinateur portable à l’aide de Microsoft Word, créez un motif d’impression d’un cercle plein d’un diamètre de quatre millimètres.

Placez le moule en plastique dans l’imprimante. Ajustez la position du motif et assurez-vous qu’il s’imprimera exactement dans le moule en plastique. Calculez le nombre d’impressions nécessaires pour atteindre l’épaisseur d’échafaudage souhaitée.

Pour une hauteur de quatre millimètres, 220 impressions sont nécessaires pour créer l’échafaudage souhaité. Chargez l’encre bio dans la cartouche d’encre. Couvrez la cartouche avec du papier d’aluminium pour la protéger de l’exposition directe à l’uuv.

Pendant l’impression, envoyez la commande d’impression à l’imprimante. Lorsque l’imprimante commence à imprimer, tirez sur le capteur de papier afin de continuer à imprimer. En l’absence de papier passant dans l’imprimante, l’ensemble du processus d’impression devrait prendre moins de quatre minutes pour un échafaudage de quatre millimètres de diamètre et de quatre millimètres de hauteur.

Transférez le néo-cartilage imprimé dans une plaque à 24 puits et ajoutez 1,5 millilitres de milieu de culture dans chaque puits. Pour évaluer la viabilité cellulaire, incubez le néo-cartilage imprimé dans la viabilité des morts vivants. Solution de cytotoxicité à température ambiante pendant 15 minutes dans l’obscurité, coupez l’hydrogel chargé de cellules en deux Après avoir acquis des images fluorescentes de la zone de coupe, demandez à un observateur en aveugle de compter les cellules vivantes et mortes dans cinq images prises au hasard pour calculer la viabilité cellulaire.

Un tissu néo-cartilagineux imprimé représentatif d’un diamètre de quatre millimètres et d’une hauteur de quatre millimètres est montré sur cette photo sur la base des propriétés de l’imprimante à jet d’encre thermique modifiée. Pour une construction de cette taille, le volume et l’épaisseur de chaque couche imprimée lors de la construction couche par couche étaient respectivement de 0,23 microlitre et 18 microns. L’ensemble du processus d’impression pour construire le tissu néo-cartilagineux a pris moins de quatre minutes.

Ces images sont des chondrocytes marqués avec des colorants fluorescents verts et orange. Le panneau A montre une distribution cellulaire uniforme des chondrocytes imprimés dans l’échafaudage 3D. En raison de la photopolymérisation simultanée de l’échafaudage environnant pendant le dépôt de cellules, le processus d’impression et de photopolymérisation a été achevé en quatre minutes avec une viabilité cellulaire de 90 %.

Il a fallu 10 minutes d’exposition aux UV au gel, une construction de la même taille qu’un A avec une viabilité cellulaire de 63 % de safran et la coloration des chondrocytes imprimés dans l’hydrogel PEG montre une augmentation progressive de la production de prot glycanes pendant la culture, indiquant le phénotype congénique des chondrocytes imprimés en 3D et la formation d’un néo-cartilage homogène. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’utiliser une imprimante à jet d’encre thermique modifiée pour créer des tissus calculés en trois dimensions avec une distribution uniforme des cellules dans un échafaudage 3D.