Name: Bio-impression 3D d’hydrogels photoaccordables pour étudier l’activation des fibroblastes (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-30T12:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: Découvrez la bio-impression 3D d'hydrogels photoaccordables pour étudier l'activation des fibroblastes dans les maladies pulmonaires chroniques. Cette méthode permet de contrôler la rigidité matricielle et de modéliser les tissus sains et pathologiques.

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Les auteurs tiennent à remercier le Dr Adam Feinberg (Université Carnegie Mellon) et ceux qui ont organisé l’atelier 3D Bio-Printing Open-Source. Ces personnes ont permis d’apprendre les techniques de bio-impression FRESH et de construire la bio-imprimante 3D utilisée pour ces études. De plus, les auteurs tiennent à remercier Biorender.com, qui a été utilisé pour produire des figures dans ce manuscrit. Ce travail a été soutenu par de multiples groupes ou sources de financement, notamment la Rose Community Foundation (DDH et CMM), une bourse de recherche sur les maladies vasculaires pulmonaires du Colorado (DDH et CMM), la National Science Foundation sous le prix 1941401 (CMM), le ministère de l’Armée sous le prix W81XWH-20-1-0037 (CMM), le National Cancer Institute du NIH sous le prix R21 CA252172 (CMM), le Ludeman Family Center for Women’s Health Research du campus médical Anschutz de l’Université du Colorado (DDH et CMM), l’Institut national du cœur, des poumons et du sang des National Institutes of Health dans le cadre des prix R01 HL080396 (CMM), R01 HL153096 (CMM), F31 HL151122 (DDH) et T32 HL072738 (DDH et AT).

Hydrogels bio-imprimés phototenables pour sonder les réponses cellulaires au raidissement de la MEC

<ol><li>Ahrens, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+cellular+alignment+in+engineered+cardiac+tissue+via+bioprinting+anisotropic+organ+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Programming cellular alignment in engineered cardiac tissue via bioprinting anisotropic organ building blocks.</a> Advanced Materials. 34 (26), e2200217(2022).</li>
<li>Lin, N. Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renal+reabsorption+in+3D+vascularized+proximal+tubule+models%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Renal reabsorption in 3D vascularized proximal tubule models.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (12), 5399-5404 (2019).</li>
<li>Grigoryan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multivascular+networks+and+functional+intravascular+topologies+within+biocompatible+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels.</a> Science. 364 (6439), 458-464 (2019).</li>
<li>Kang, Y., Datta, P., Shanmughapriya, S., Ozbolat, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+tumor+models+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of tumor models for cancer research.</a> ACS Applied Biomaterials. 3 (9), 5552-5573 (2020).</li>
<li>Davis-Hall, D., Thomas, E., Pena, B., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted%2C+phototunable+hydrogel+models+for+studying+adventitial+fibroblast+activation+in+pulmonary+arterial+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted, phototunable hydrogel models for studying adventitial fibroblast activation in pulmonary arterial hypertension.</a> Biofabrication. 15 (1), (2022).</li>
<li>Mirdamadi, E., Tashman, J. W., Shiwarski, D. J., Palchesko, R. N., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FRESH+3D+bioprinting+of+a+full-size+model+of+the+human+heart%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">FRESH 3D bioprinting of a full-size model of the human heart.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 6 (11), 6453-6459 (2020).</li>
<li>Shiwarski, D. J., Hudson, A. R., Tashman, J. W., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+FRESH+3D+printing+as+a+platform+for+advanced+tissue+biofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Emergence of FRESH 3D printing as a platform for advanced tissue biofabrication.</a> APL Bioengineering. 5 (1), 010904(2021).</li>
<li>Petrou, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clickable+decellularized+extracellular+matrix+as+a+new+tool+for+building+hybrid+hydrogels+to+model+chronic+fibrotic+diseases+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Clickable decellularized extracellular matrix as a new tool for building hybrid hydrogels to model chronic fibrotic diseases in vitro.</a> Journal of Materials Chemistry B. 8 (31), 6814-6826 (2020).</li>
<li>Hewawasam, R. S., Blomberg, R., Serbedzija, P., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+modification+of+human+decellularized+extracellular+matrix+for+incorporation+into+phototunable+hybrid+hydrogel+models+of+tissue+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Chemical modification of human decellularized extracellular matrix for incorporation into phototunable hybrid hydrogel models of tissue fibrosis.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 15 (12), 15071-15083 (2023).</li>
<li>Saleh, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+hybrid+hydrogels+comprised+healthy+or+diseased+decellularized+extracellular+matrix+to+study+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+and+Molecular+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Engineering hybrid hydrogels comprised healthy or diseased decellularized extracellular matrix to study pulmonary fibrosis.</a> Cellular and Molecular Bioengineering. 15 (5), 505-519 (2022).</li>
<li>Guvendiren, M., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+to+probe+short-+and+long-term+cellular+responses+to+dynamic+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels to probe short- and long-term cellular responses to dynamic mechanics.</a> Nature Communications. 3, 792(2012).</li>
<li>Rosales, A. M., Vega, S. L., DelRio, F. W., Burdick, J. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+with+reversible+mechanics+to+probe+dynamic+cell+microenvironments%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition+English%22%5BJournal%5D)">Hydrogels with reversible mechanics to probe dynamic cell microenvironments.</a> Angewandte Chemie International Edition English. 56 (40), 12132-12136 (2017).</li>
<li>Wynn, T. A., Ramalingam, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+fibrosis%3A+therapeutic+translation+for+fibrotic+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of fibrosis: therapeutic translation for fibrotic disease.</a> Nature Medicine. 18 (7), 1028-1040 (2012).</li>
<li>Huertas, A., Tu, L., Humbert, M., Guignabert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+inflammation+within+the+vascular+wall+in+pulmonary+arterial+hypertension%3A+more+than+a+spectator%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Chronic inflammation within the vascular wall in pulmonary arterial hypertension: more than a spectator.</a> Cardiovascular Research. 116 (5), 885-893 (2020).</li>
<li>Kendall, R. T., Feghali-Bostwick, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibroblasts+in+fibrosis%3A+novel+roles+and+mediators%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Fibroblasts in fibrosis: novel roles and mediators.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 123(2014).</li>
<li>Parker, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibrotic+extracellular+matrix+activates+a+profibrotic+positive+feedback+loop%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Fibrotic extracellular matrix activates a profibrotic positive feedback loop.</a> The Journal of Clinical Investigation. 124 (4), 1622-1635 (2014).</li>
<li>Habiel, D. M., Hogaboam, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneity+in+fibroblast+proliferation+and+survival+in+idiopathic+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Heterogeneity in fibroblast proliferation and survival in idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 2(2014).</li>
<li>Hu, C. J., Zhang, H., Laux, A., Pullamsetti, S. S., Stenmark, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+contributing+to+persistently+activated+cell+phenotypes+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanisms contributing to persistently activated cell phenotypes in pulmonary hypertension.</a> The Journal of Physiology. 597 (4), 1103-1119 (2019).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+fibroblasts+with+a+proinflammatory+epigenetically+altered+phenotype+in+severe+hypoxic+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Immunology%22%5BJournal%5D)">Emergence of fibroblasts with a proinflammatory epigenetically altered phenotype in severe hypoxic pulmonary hypertension.</a> The Journal of Immunology. 187 (5), 2711-2722 (2011).</li>
<li>Hinton, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+complex+biological+structures+by+freeform-reversible+embedding+of+suspended+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform-reversible embedding of suspended hydrogels.</a> Science Advances. 1 (9), e1500758(2015).</li>
<li>Brown, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+photocrosslinking+of+click+hydrogels+to+probe+myoblast+mechanotransduction+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Secondary photocrosslinking of click hydrogels to probe myoblast mechanotransduction in three dimensions.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (37), 11585-11588 (2018).</li>
<li>Ondeck, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamically+stiffened+matrix+promotes+malignant+transformation+of+mammary+epithelial+cells+via+collective+mechanical+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Dynamically stiffened matrix promotes malignant transformation of mammary epithelial cells via collective mechanical signaling.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (9), 3502-3507 (2019).</li>
<li>Caliari, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+for+investigating+the+dynamics+of+hepatic+stellate+cell+mechanotransduction+during+myofibroblast+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels for investigating the dynamics of hepatic stellate cell mechanotransduction during myofibroblast activation.</a> Scientific Reports. 6, 21387(2016).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback+amplification+of+fibrosis+through+matrix+stiffening+and+COX-2+suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Feedback amplification of fibrosis through matrix stiffening and COX-2 suppression.</a> Journal of Cell Biology. 190 (4), 693-706 (2010).</li>
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<li>Chelladurai, P., Seeger, W., Pullamsetti, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+metalloproteinases+and+their+inhibitors+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Matrix metalloproteinases and their inhibitors in pulmonary hypertension.</a> European Respiratory Journal. 40 (3), 766-782 (2012).</li>
<li>Caracena, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alveolar+epithelial+cells+and+microenvironmental+stiffness+synergistically+drive+fibroblast+activation+in+three-dimensional+hydrogel+lung+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials+Science%22%5BJournal%5D)">Alveolar epithelial cells and microenvironmental stiffness synergistically drive fibroblast activation in three-dimensional hydrogel lung models.</a> Biomaterials Science. 10 (24), 7133-7148 (2022).</li>
<li>Ruskowitz, E. R., DeForest, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteome-wide+analysis+of+cellular+response+to+ultraviolet+light+for+biomaterial+synthesis+and+modification%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Proteome-wide analysis of cellular response to ultraviolet light for biomaterial synthesis and modification.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 5 (5), 2111-2116 (2019).</li>
<li>Kruse, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+pH+on+cell+viability%2C+cell+migration%2C+cell+proliferation%2C+wound+closure%2C+and+wound+reepithelialization%3A+In+vitro+and+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair+and+Regeneration%22%5BJournal%5D)">The effect of pH on cell viability, cell migration, cell proliferation, wound closure, and wound reepithelialization: In vitro and in vivo study.</a> Wound Repair and Regeneration. 25 (2), 260-269 (2017).</li>
<li>Filippi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfusable+biohybrid+designs+for+bioprinted+skeletal+muscle+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Perfusable biohybrid designs for bioprinted skeletal muscle tissue.</a> Advanced Healthcare Materials. , e1500758(2023).</li>
<li>Matthiesen, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astrocyte+3D+culture+and+bioprinting+using+peptide-functionalized+hyaluronan+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+and+Technology+of+Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Astrocyte 3D culture and bioprinting using peptide-functionalized hyaluronan hydrogels.</a> Science and Technology of Advanced Materials. 24 (1), 2165871(2023).</li>
<li>Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+a+skin+patch+with+dual-crosslinked+gelatin+%28GelMA%29+and+silk+fibroin+%28SilMA%29%3A+An+approach+to+accelerating+cutaneous+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">Bioprinting a skin patch with dual-crosslinked gelatin (GelMA) and silk fibroin (SilMA): An approach to accelerating cutaneous wound healing.</a> Materials Today Bio. 18, 100550(2023).</li>
<li>Bliley, J. M., Shiwarski, D. J., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted+human+tissue+and+the+path+toward+clinical+translation%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation.</a> Science Translational Medicine. 14 (666), eabo7047(2022).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer. Des parties de ce manuscrit sont reproduites avec la permission d’IOP © Publishing https://doi.org/10.1088/1758-5090/aca8cf. 5 Tous droits réservés.

Les réactions de polymérisation en deux étapes en réponse à une exposition contrôlée à la lumière peuvent rigidifier les biomatériaux avec un contrôle spatial et temporel. Plusieurs études ont exploité cette technique pour évaluer les interactions cellule-matrice dans diverses plateformes 5,8,9,10,11,21,22,23.<sup ...

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, telles que la bio-impression FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel), a permis de reproduire des structures complexes de tissus mous telles que les vaisseaux sanguins pulmonaires5 et même le cœur humain6 en 3D. La bio-impression 3D FRESH facilite l’impression couche par couche de bio-encres souples et à faible viscosité par extrusion dans un bain de support de cisaillement. Le bain de support est constitué d’un matériau tel que des microparticules de gélatine compactes qui agissent comme un plastique Bingham et maintiennent la forme et la structure prévues de la bio-encre après l’impression. Une fois que la construction imprimée s’est solidifiée, le bain de support peut être dissous en augmentant la température à 37 °C7.
Un article de synthèse récent a résumé les matériaux qui ont été bio-imprimés en 3D dans diverses publications à l’aide de la technique FRESH. Ces matériaux d’origine naturelle vont du collagène de type I à l’acide hyaluronique méthacrylé et représentent plusieurs mécanismes de gélification différents7. La plupart des études de recherche réalisées à l’aide de cette technique de bio-impression 3D utilisent des biomatériaux statiques qui ne changent pas en réponse à des stimuli externes. Des biomatériaux hydrogels photoaccordables dynamiques ont été utilisés par notre laboratoire et d’autres 8,9,10,11,12 pour modéliser une variété de maladies fibrotiques. Contrairement aux biomatériaux statiques, les bioencres photoaccordables permettent de créer un modèle ramolli avec une valeur de module d’élasticité plus faible, puis de le rigidifier pour explorer les réponses cellulaires à l’augmentation du raidissement microenvironnemental.
Les maladies fibrotiques sont caractérisées par une augmentation de la production de matrice extracellulaire qui peut provoquer des cicatrices et des raidissements13. Le raidissement des tissus peut entraîner d’autres blessures et la destruction des tissus touchés, causant des dommages permanents aux organes et même la mort ; Les troubles fibrotiques sont responsables d’un tiers de la mortalité dans le monde. Les fibroblastes produisent une matrice extracellulaire excessive et aberrante dans cet état pathologique14,15. L’augmentation de la prolifération des fibroblastes et le dépôt de matrice extracellulaire rigidifient davantage le tissu et activent une boucle de rétroaction positive profibrotique16,17,18,19. L’étude de l’activation des fibroblastes est essentielle à la compréhension des maladies fibrotiques. Nous présentons ici l’hypertension artérielle pulmonaire humaine (HTAP) comme un exemple d’un trouble fibrotique dans lequel il est important d’imiter la géométrie 3D du vaisseau sanguin à l’aide de la bio-impression 3D et d’introduire les capacités de raidissement dynamique des hydrogels photoaccordables. L’HTAP est une affection dans laquelle la pression dans les artères pulmonaires principales dépasse les niveaux normaux et exerce une pression sur le cœur, augmentant l’activation des fibroblastes adventiaux de l’artère pulmonaire humaine (HPAAF) et rigidifiant les tissus des vaisseaux sanguins16,17,18,19. Une formulation de bio-encre à base de poly(éthylène glycol)-alpha méthacrylate (PEGαMA) photoréglable permet un raidissement temporel des constructions et aide à modéliser à la fois les tissus sains et la progression de la maladie 5,8,9,10. L’exploitation de cette caractéristique unique permet de quantifier l’activation et la prolifération de HPAAF en réponse au raidissement microenvironnemental en 3D et peut fournir des informations précieuses sur les mécanismes cellulaires impliqués dans cette maladie. Le protocole décrit ici permettra aux chercheurs de créer des modèles 3D qui récapitulent les changements dans le microenvironnement extracellulaire au cours de la progression de la maladie ou de la réparation tissulaire et d’étudier l’activation des fibroblastes.

<table><tbody><tr><td>Kit radiomètre/photomètre AccuMax</td><td>Spectronics Corporation</td><td>XPR-3000</td><td>Pour mesurer l’intensité lumineuse, utilisé pour la photo-tiffation</td></tr><tr><td>de l’acide acétique&nbsp ;</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP2401-500</td><td>Utilisé lors de la synthèse de PEGaMA</td></tr><tr><td>Acétone</td><td>Fisher Scientific</td><td>A184</td><td>Utilisé avec les cryosections</td></tr><tr><td>ActinGreen 488 ReadyProbes</td><td>Fisher Scientific</td><td>R37110</td><td>Utilisé pour la coloration de</td></tr><tr><td>la feuille d’aluminium</td><td>Reynolds</td><td>F28028</td><td></td></tr><tr><td>Tétrahydrofurane anhydre (THF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757-1L</td><td>Utilisé lors de la synthèse PEGaMA</td></tr><tr><td>Gaz comprimé d’argon</td><td>Airgas</td><td>AR R300</td><td>Utilisé lors de la synthèse PEGaMA</td></tr><tr><td>8 Arm Poly(ethylene glycol)-hydroxyle (PEG-OH)</td><td>JenKem Technology</td><td>8ARM-PEG-10K</td><td>Utilisé lors de la synthèse PEGaMA</td></tr><tr><td>Filtre passe-bande 365 nm</td><td>Edmund Optics</td><td>65-191</td><td>Utilisé pour la photo-consolidation</td></tr> de <tr><td>l’albumine sérique bovine (BSA)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP9700-100</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Buchner Funnel</td><td>Quark Glass</td><td>QFN-8-14</td><td>Utilisé pendant la synthèse de PEGaMA</td></tr><tr><td>Calcein AM</td><td>Invitrogen</td><td>65-0853-39</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Celite 545 (Aide à la filtration)</td><td>EMD Millipore</td><td>CX0574-1</td><td>Utilisé pendant la synthèse de PEGaMA</td></tr><tr><td>Lames de microscope chargées</td><td>Globe Scientific</td><td>1358W</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform-d</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151823-10X0.75ML</td><td>Utilisé pour caractériser PEGaMA</td></tr><tr><td>Click-iT Plus EdU Cell Prolifération Kit</td><td>Invitrogen</td><td>C10637</td><td>Utilisé pour la coloration de</td></tr><tr><td>tubes coniques de 50 mL</td><td>CELLTREAT</td><td>667050B</td><td></td></tr><tr><td>Kit de sécurité cryogénique</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-25000-85</td><td></td></tr><tr><td>Cryostat</td><td>Leica</td><td>CM 1850-3-1</td><td></td></tr><tr><td>Tubulure de dialyse</td><td>Repligen</td><td>132105</td><td></td></tr><tr><td>4',6-Diamidino-2-Phylindole (DAPI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9542-1MG</td><td>Utilisé pour la coloration de</td></tr><tr><td>l’éther diéthylique</td><td>Fisher Scientific</td><td>E1384</td><td>Utilisé lors de la synthèse du PEGaMA</td></tr><tr><td>1,4-Dithiothreitol (DTT)&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10197777001</td><td>Bioink, le</td></tr><tr><td>médium modifié de Dulbecco (DMEM)</td><td>Cytiva</td><td>SH30271. </td><td></td>FS</tr><tr><td>Papier filtre</td><td>Whatman</td><td>1001-090</td><td>Utilisé lors de la synthèse PEGaMA</td></tr><tr><td>Freezone 2.5L Système de lyophilisation</td><td>Labconco</td><td>LA-2.5LR</td><td>Lyophilizer</td></tr><tr><td>Fusion 360</td><td>Autodesk</td><td>N/A</td><td>Téléchargement de logiciel</td></tr><tr><td>2.5 mL Seringue étanche au gaz</td><td>Hamilton</td><td>81420</td><td>Utilisé pour la bio-impression</td></tr><tr><td>Calibre 15 1.5" IT Series Astuce</td><td>Jensen Global</td><td>JG15-1.5X</td><td>Utilisé pour la bio-impression</td></tr><tr><td>Calibre 30 0.5" Pointe de la série HP</td><td>Jensen Global</td><td>JG30-0.5HPX</td><td>Utilisé pour la bio-impression</td></tr> de <tr><td>chèvre Anti-souris Alexa Fluor 555 Anticorps</td><td>Fisher Scientific</td><td>A21422</td><td>Utilisé pour la coloration</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Fisher Scientific</td><td>C2H5NO2</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Hémocytomètre</td><td>Fisher Scientific</td><td>1461</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst</td><td>Thermo Scientific</td><td>62249</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr> des <tr><td>fibroblastes adventiels de l’artère pulmonaire humaine (HPAAFs)</td><td>AcceGen</td><td>ABC-TC3773&nbsp ;</td><td>D’un patient de 2 ans</td></tr><tr><td>Acide chlorhydrique (HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144-500</td><td>Utilisé pour ajuster le pH des solutions</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>National Institutes of Health (NIH)</td><td>N/A</td><td>Téléchargement gratuit du logiciel</td></tr><tr><td>ImmEdge&reg ; Pen</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-4000</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Incubateur</td><td>VWR</td><td>VWR51014991</td><td></td></tr><tr><td>LifeSupport Suspension de microparticules de gélatine (Suspension de gélatine)</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5244-10GM</td><td>Utilisé pour la bio-impression</td></tr><tr><td>Microscope optique</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>Microscope à lumière inversée</td></tr><tr><td>Lithium Phényl-2,4,6-Triméthylbenzoylphosphinate ( LAP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>900889-5G</td><td>Photoinitiateur utilisé pour la photo-tiffation</td></tr><tr><td>de l’azote liquide</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>LulzBot Mini 2&nbsp ;</td><td>LulzBot</td><td>N/A</td><td>Bio-imprimante adaptée</td></tr><tr><td>Méthacryloxyéthyle Thiocarbamoyl Rhodamine B&nbsp ;</td><td>Polysciences inc.</td><td>669775-30-8</td><td></td></tr><tr><td>2-Methylbutane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M32631-4L</td><td></td></tr><tr><td>Microman Pistons capillaires CP1000</td><td>VWR</td><td>76178-166</td><td>Pointes de pipette à déplacement positif</td></tr><tr><td>MMP2 Réticulant dégradable (KCGGPQGIWGQGCK)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Bioink component</td></tr><tr><td>Souris Anti-Humain &alpha ;SMA Anticorps monoclonal</td><td>Fisher Scientific</td><td>MA5-11547</td><td>Utilisé pour la coloration</td></tr><tr><td>OmniCure Série 2000</td><td>&nbsp ; Source</td> de lumière UV <td>Lumen Dynamics S2000-XLA</td><td>utilisée pour le photo-raidissement</td></tr><tr><td>du paraformaldéhyde (PFA)&nbsp ;</td><td>Microscopie électronique Sciences</td><td>15710</td><td>Utilisé pour fixer des échantillons</td></tr><tr><td>PH-mètre</td><td>Mettler Toledo&nbsp ;</td><td>FP20&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Bandelettes de pH</td><td>Cytiva</td><td>10362010</td><td></td></tr><tr><td>solution saline tamponnée au phosphate (PBS)</td><td>Hyclone Laboratories, Inc.</td><td>Cytiva SH30256. </td><td></td></tr><tr><td>FS Jeu de pipettes</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-388-100</td><td></td></tr><tr><td>10 & micro ; L Pointes de pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1120-3710</td><td></td></tr><tr><td>20 &micro ; L Pointes de pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1183-1510</td><td></td></tr><tr><td>200 &micro ; L Pointes de pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1111-0700</td><td></td></tr><tr><td>1000 & micro ; L pointes de pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1111-2721</td><td></td></tr><tr><td>Méthacrylate de poly(éthylène glycol)-alpha (PEG&alpha ; MA)</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Reportez-vous au manuscrit pour les étapes de synthèse</td></tr><tr><td>Poly(Oxyde d’éthylène) (PEO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372773-250G</td><td>Composant de bioencre</td></tr><tr><td>Pipette à déplacement positif</td><td>Fisher Scientific</td><td>FD10004G</td><td>100-1000 & micro ; L</td></tr><tr><td>Hydroxyde de potassium (KOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221473-500G</td><td>Utilisé pour ajuster le pH des solutions</td></tr><tr><td>ProLong Gold Antifade Reagent</td><td>Invitrogen</td><td>P36930</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Pronterface</td><td>All3DP</td><td>N/A</td><td>Téléchargement</td></tr><tr><td>du logiciel Propidium Iodide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4864-10ML</td><td>Utilisé pour la coloration</td></tr><tr><td>du peptide RGD (CGRGDS)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Bioink component</td></tr><tr><td>Rocker</td><td>VWR</td><td>10127-876</td><td></td></tr><tr><td>Évaporateur rotatif&nbsp ;</td><td>Thomas Scientific</td><td>11100V2022</td><td>Utilisé lors de la synthèse de PEGaMA</td></tr><tr><td></td><td>Agrafes</td><td>à élastique 808659</td><td></td></tr><tr><td>Flacon Schlenk&nbsp ;</td><td>Kemtech America</td><td>F902450</td><td>Utilisé lors de la synthèse de PEGaMA</td></tr><tr><td>Slic3r</td><td>Slic3r N</td><td>/A</td><td>Téléchargement du logiciel</td></tr><tr><td>Smooth Muscle Cell Growth Medium-2 (SmGM-2) BulletKit</td><td>Lonza</td><td>CC-3182</td><td>Le kit contient les composants CC-3181 et CC-4149</td></tr><tr><td>Hydrure de sodium&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223441-50G</td><td>Utilisé lors de la synthèse de PEGaMA</td></tr><tr><td>Centrifugeuse Sorvall ST 40R Fisher</td><td>Scientific</td><td>75-004-525</td><td></td></tr><tr><td>Barre d’agitation</td><td>VWR</td><td>58948-091</td><td></td></tr><tr><td>Filtre à seringue</td><td>VWR</td><td>28145-483</td><td>Utilisé pour les solutions de filtration stériles</td></tr><tr><td>T-75 Fiole traitée pour culture tissulaire</td><td>VWR</td><td>82050-856</td><td>Utilisé pour les travaux</td></tr> <tr>de culture cellulaire<td>Tissue-Tek Cyromold</td><td>Sakura</td><td>4557</td><td></td></tr><tr><td>Tissue-Tek O.C.T Compound (OCT)</td><td>Sakura</td><td>4583</td><td></td></tr><tr><td>Tris(2-Carboxyethyl) Phosphine (TCEP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C4706-2G</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Fisher Bioreagents</td><td>C34H622O11</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Trypan Blue</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8154-20ML</td><td>Utilisé pour la culture cellulaire travail</td></tr><tr><td>0,05 % Trypsine-EDTA</td><td>Gibco</td><td>25-300-062</td><td>Utilisé pour les travaux de culture cellulaire</td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Fisher Bioreagents</td><td>C58H114O26</td><td>Utilisé pendant le processus de coloration</td></tr><tr><td>Microscope vertical</td><td>Olympus</td><td>BX63F</td><td>Capacités du microscope fluorescent</td></tr><tr><td>Bain d’eau</td><td>PolyScience</td><td>WBE20A11B</td><td></td></tr><tr><td>Plaques de culture tissulaire à 24 puits</td><td>Corning</td><td>Référence 3527</td><td></td></tr></tbody></table>

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

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

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.

Ce protocole décrit comment bio-imprimer en 3D des hydrogels photoaccordables dans un bain de support pour créer des constructions capables de raidissement dynamique et temporel pour étudier l’activation des fibroblastes dans des géométries qui imitent les tissus humains. Tout d’abord, le protocole expliquait comment synthétiser le PEGαMA, l’épine dorsale de ce système polymère photoaccordable. Les mesures de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) ont montré une fonctionnalisation réussie de PEGαMA à 96,5...

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

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

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...

Nous avons conçu des modèles 3D de tissus pulmonaires pour aider le monde à mieux respirer. Notre mission est d’utiliser des biomatériaux 3D et des techniques telles que l’impression 3D pour construire des plateformes qui nous aident à comprendre ce qui cause les maladies pulmonaires chroniques et comment mieux traiter ces conditions. L’un des défis expérimentaux de nos recherches est la difficulté d’imprimer en 3D des matériaux souples dans des formes complexes.Nous déposons avec précision les cellules en imprimant notre bio-encre et notre bain de support d’amincissement des tissus qui aide à maintenir leur forme pendant le processus d’impression. Nos biomatériaux permettent de contrôler les propriétés mécaniques de l’échantillon tout au long de l’expérience. Cette formulation permet aux chercheurs de cultiver des cellules dans un hydrogel qui correspond à la rigidité des tissus pulmonaires sains et malades.Les utilisateurs peuvent décider quand rigidifier les échantillons et mesurer les réponses cellulaires. Les biomatériaux photo-accordables utilisés dans ce protocole permettent de créer un modèle adouci, qui peut ensuite être rigidifié pour explorer les réponses cellulaires au raidissement microenvironnemental. Des techniques similaires qui utilisent un biomatériau statique au lieu d’un biomatériau photoréglable permettent d’obtenir un modèle qui ne peut pas être rigidifié après l’impression.Les résultats d’autres études menées dans notre laboratoire suggèrent que le sexe et l’âge jouent un rôle essentiel dans la progression de la maladie pulmonaire. Les futurs modèles étudieront ces variables et incluront plus de complexité, comme des couches supplémentaires spécifiques aux cellules. Le couplage de ces efforts se traduira par des bio-impressions plus réalistes et conduira à de nouvelles façons de traiter les maladies fibrotiques.

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Bioengineering

Bioingénierie

A bioprinter été utilisé pour créer hydrogels motifs fondés sur un moule sacrificiel. Le moule poloxamère a été remblayé avec un second hydrogel et ensuite élue, laissant des vides qui ont été remplis avec un troisième hydrogel. Cette méthode utilise une élution rapide et une bonne imprimabilité de poloxamère pour générer des architectures complexes à partir de biopolymères.

Impression Moules Reverse thermosensible pour la création de motifs d&#39;hydrogels à deux composants pour la culture cellulaire 3D

Nous décrivons un ensemble de protocoles qui fournissent ensemble un hydrogel bioink de tissus imitant avec lesquels des constructions fonctionnelles et viables 3-D tissus peuvent être bioprinted pour une utilisation dans des applications in vitro de dépistage.

Bioprinting cellularisées Constructs Utilisation d&#39;un spécifique de tissu Hydrogel Bioink

Förster transfert d'énergie par résonance (FRET) imagerie est un outil puissant pour les études de biologie cellulaire en temps réel. Ici, un procédé pour les cellules d'imagerie FRET dans physiologiques microenvironnements en trois dimensions (3D) d'hydrogel en utilisant la microscopie à épifluorescence classique est présenté. Une analyse pour les sondes FRET ratiométrique qui donne des rapports linéaire sur la gamme d'activation est décrite.

FRET Imaging en hydrogels en trois dimensions

Cartilage et peau analogues ont été bioprinted à l’aide d’un bioink de nanocellulose-alginate basé. Les bioinks ont été cellularized avant l’impression via une unité de mixage passive seule étape. Les constructions ont été démontrées pour être uniformément cellularized, ont la grande viabilité et présentent des marqueurs de différenciation favorables.

Bioprinting du Cartilage et peau tissus analogues utilisant un roman passif unité Technique de mélange pour Bioink Precellularization

Nous avons développé un modèle de cancer du sein hétérogènes constituées de cellules immortalisées de tumeur et fibroblastes incorporés dans un bioink d’alginate/gélatine bioprintable. Le modèle récapitule le microenvironnement de tumeurs in vivo et facilite la formation des sphéroïdes multicellulaires de tumeur, ce qui donne à comprendre les mécanismes conduisant la tumorigenèse.

Bioprintable Alginate/gélatine Hydrogel 3D In Vitro systèmes modèles induisent la Formation de sphéroïde de cellule

Présenté ici est une méthode pour la bioimpression 3D de la gélatine methacryloyl.

Protocoles de bioimpression 3D de Gelatin Methacryloyl Hydrogel Bioinks

Ici, nous avons développé une nouvelle stratégie modifiée à plusieurs niveaux pour les bioinks liquides (gélatine méthacryloyl à faible viscosité) pour empêcher la sédimentation des cellules encapsulées.

Utilisation de Bioink Hydrogel multicouches dans la bioimpression tridimensionnelle pour la distribution homogène des cellules

La méthode présentée implique l’étirement uniaxial des hydrogels mous 3D incorporés dans le caoutchouc de silicone tout en permettant la microscopie confocale vivante. La caractérisation des souches externes et internes d’hydrogel ainsi que l’alignement des fibres sont démontrés. Le dispositif et le protocole développés peuvent évaluer la réponse des cellules à divers régimes de déformation.

Souche contrôlée d’hydrogels 3D sous imagerie par microscopie dynamique

Le traitement par cisaillement pendant la formation d’hydrogel entraîne la production de suspensions de microgel qui cisaillent mais se restructurent rapidement après l’élimination des forces de cisaillement. Ces matériaux ont été utilisés comme matrice de support pour la bio-impression de structures complexes chargées de cellules. Ici, les méthodes utilisées pour fabriquer le lit de support et les bio-encres compatibles sont décrites.

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Cette étude présente un nouveau bain suspendu sous-microgel κ-carraghénane, présentant des propriétés de transition réversibles remarquables de brouillage-déblocage. Ces attributs contribuent à la construction de tissus et d’organes biomimétiques dans la bio-impression 3D intégrée. L’impression réussie de tissus de type cœur/œsophage avec une résolution élevée et une croissance cellulaire démontre des applications de bio-impression et d’ingénierie tissulaire de haute qualité.

Bio-impression intégrée de structures tissulaires à l’aide d’un milieu sous-microgel κ-carraghénane

Découvrez la bio-impression 3D d'hydrogels photoaccordables pour étudier l'activation des fibroblastes dans les maladies pulmonaires chroniques. Cette méthode permet de contrôler la rigidité matricielle et de modéliser les tissus sains et pathologiques.

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

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