פרוטוקול זה מתאר מתודולוגיית הדפסה ביולוגית באמצעות מערכת הפקדה רובוטית אוטומטית המשלבת רמזי הנחיה טופוגרפיים חרוטים עם תצהיר מדויק של תא הנושא דיו הידרוג'ל. התאים המודפסים מועברים ישירות לתכונות החרוטות ומסוגלים לחוש ולהתמצא איתם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר מתודולוגיית הדפסה ביולוגית באמצעות מערכת הפקדה רובוטית אוטומטית המשלבת רמזי הנחיה טופוגרפיים חרוטים עם תצהיר מדויק של תא הנושא דיו הידרוג'ל. התאים המודפסים מועברים ישירות לתכונות החרוטות ומסוגלים לחוש ולהתמצא איתם.
כתב יד זה מתאר את המבוא של תכונות הדרכת תא ואחריו המסירה הישירה של תאים לתכונות הללו bioink הידרוג'ל באמצעות מערכת מחלק רובוטיות אוטומטית. Bioink בפרט נבחר כפי שהוא מאפשר לתאים משקעים כלפי ולחוש את התכונות. המערכת מהחלק bioprints תאי קיימא bioinks הידרוג'ל באמצעות ראש ההדפסה סייע backpressure. עם זאת, על ידי החלפת ראש ההדפסה עם עט או אזמל חדד, המערכת מהחלק יכולה גם להיות מועסקת על מנת ליצור רמזים טופוגרפיים דרך תחריט שטח. תנועת החרט ניתן לתכנת בצעדים של 10 מיקרומטר בכיווני X, Y ו- Z. החריצים בדוגמת הצליחו להתמצא בתאי גזע mesenchymal, תשפיע עליהם לאמץ מורפולוגיה מוארכת ובהלימה 'כיוון החריצים. הדפוסים יכולים להיות מתוכננים באמצעות תוכנת זומם בקווים ישרים, מעגלים קונצנטריים, וגלים סינוסי. בעוד הליך נוסף, פיברותקיעות ותאי גזע mesenchymal הושעו בתוך bioink ג'לטין 2%, עבור bioprinting ב ראש הדפסה שחול מונע backpressure. מסב תא bioink שהודפס מכן באמצעות אותן נקודות ציון מתוכנת המשמשות התחריט. תאי bioprinted הצליחו לחוש ולהגיב לתכונות החרוטות כפי שהוכח על ידי האורינטציה המוארכת שלהם יחד לכיוון החריצים החרוטים.
הדפוסים המכוונים של מיקום תא מאפשרים ההיווצרות של תרבויות המחקים בארגון הסלולר vivo 1. ואכן, מחקר לתוך האינטראקציה בין סוגי תאים מרובים יכול להסתייע בארגון 2,3 המיקום המרחבי שלהם. רוב מערכות הדפוסים להסתמך על נהלי שינוי פני שטח לקידום או במניעת הידבקות תא עם בתצהיר תא פסיבי שלאחר מכן. Bioprinting מציע שליטה במרחב ובזמן על הפצות תא 1. בנוסף לפונקציות אלה, bioprinting תואר להיות שיטה פשוטה, מהירה טכנית וחסכונית להפקה 4 פיגומים גיאומטריים מורכבים. הוא מנצל תוכנות עיצוב במחשב ומאפשר כניסתה של תאים לתוך תהליך הייצור 4.
מערכות Bioprinting סווגו מבוססות על עקרונות העבודה שלהם כמו ליזר המבוסס, דיו מבוסס או שחול מבוסס 4. Bioprinting שחול תוארה המבטיח ביותר שכן היא מאפשרת הייצור של בונה מאורגנת בגדלים רלוונטיים קליני בתוך מסגרת זמן מציאותית 4-6. הדבר מתבצע באמצעות שחול סייע לחץ מכאני או אחורי של bioink הידרוג'ל תא נושא. בשיטה המוצגת כאן, חזרה לחץ הועסק. כאמור, התאים מועברים בתוך bioink cytocompatible. כזה bioink צריך לתמוך המשלוח של תאים מבלי לייצר מאמץ גזירה מזיק, ולהיות של צמיגות מספיק כדי לשמור על השלמות של הקורט המודפס, בלי להתמוטט או להפיץ (המכונה "לדמם דיו") 7-10.
האינטראקציה של תאים עם המשטח החסיד שלהם ידועה להשפיע על התנהגות הסלולר. טופוגרפית המשטח יכולה לשלוט על צורת התא, נטיית 11, ואפילו את הפנוטיפ. בפרט, הייצור של חריצים וערוצים הוכח לגרוםמורפולוגיה נמתחה, מוארכת על סוגי תאים מרובים. אימוץ מורפולוגיה זה כבר נמצא להשפיע על הפנוטיפ של תאי מולטיפוטנטיים ו פלוריפוטנטיים. לדוגמא, כאשר מיושרים על חריצים, בתאי גזע mesenchymal (MSC) מעיד בידול כלפי cardiomyocytes 12,13 ותאי שריר חלק בכלי דם לאמץ את הפנוטיפ ההתכווצות מעל הסינתטי 10,14-17.
התא יישור ערוצים או חריצים יכול להיווצר על משטח פולימרי באמצעות מספר שיטות, למשל, תחריט יון תגובתי עמוק, ליתוגרפיה אלומת אלקטרונים, הדפסת לייזר ישירה, לייזר femtosecond, photolithography ופלזמה יבש תחריט 18. גישות אלה הן בדרך כלל זמן רב, דורשות מנגנון מורכב ויכולות להיות הגבלה בצורת התבנית שנוצרה. בנוסף, הם לא לסנכרן דפוסים עם bioprinting ואינם מאפשרים עבור cellularization מיידית. התנועה נשלט בצורה מתואמת של אוטומטיותמערכת מחלק לעקוב אחרי תבניות מורכבות להפקדה של פתרונות. כאן אנו מדגימים כיצד תנועת microscale שבשליטת ניתן לנצל כדי ליצור ערוצים להתמצאות תא. עט או אזמל חדד מצורף ראש ההדפסה במקום של מזרק שהחול והציוד אז יכול לחרוט את פני שטח הפולימר תחת הדרכתו של התוכנה והתוויית. השיטה מציעה צדדית דפוס עיצוב שלכם והיא חלה על חומרים פולימריים נפוצים Bioengineering כגון פוליסטירן, PTFE, ו polycaprolactone. כצעד לאחר התחריט, תאים ניתן bioprinted ישירות החריצים השרוטים. Bioink ג'לטין מנוצל כאן הצליח הוא לשמור על השמץ ולאפשר לתאים שהופקדו לחוש את התכונות החרוטות. תאי גזע mesenchymal bioprinted לחריצי חרוט הודגמו להאריך לאורך אותם קווים ברורים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: פרוטוקול זה מתאר את השימוש של מערכת מחלק רובוטית בסיוע גב לחץ (איור 1 א) כמו תחריט שטח (איור 1 ב) ו bioprinter מבוסס שחול (תרשים 1C) 10.
שינוי 1. משטח קלקר
2. דפוסי הדפס תכנות
3. הכנה והדפסה של תא המכיל ג'לטין Bioink
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות הנציג להוכיח כי המערכת מהחלק רובוטית סייע backpressure יכולה לשמש bioprinter שחול מבוסס לביצוע הוא תחריט שטח והדפסת bioink (איור 1 א). ניתן להשתמש בו עבור הדור של חריצים חרוטים לתוך משטחים פולימריים, ולאחר מכן להדפיס bioink תא נושא ישירות לתכונות (B איור 1 ו- C).
הן התחריט וההדפסה נקבעים על ידי הקואורדינטות ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השלב הקריטי של הליך זה הוא משלוח bioprinting בפועל של תאי הגזע כתהליך חייב לאפשר שקיעת תא לתכונות, להדפיס ללא bioink מתפשטת / דימום, לספק תאים בלי מוות של תאי מאמץ גזירה ולא לעורר בידול כלפי שושלת רצויה.
אם יישור התא הצפוי נכשל אמורה להתרחש, צמיגות bioink יש לבחון עבור התאמתה להדפסה. חשוב כי bioink מאפשר לתאים משקעים על פני שטח פולימר בדוגמת. ריכוז פולימר bioink ניתן להקטין או הטמפרטורה שלו גדלה (עד למקסימום של 3...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרס כלכלי מתחרה.
העבודה המוצגת כאן נתמכת על ידי קרן המחקר הלאומית של סינגפור במסגרת תוכנית CREATE (NRF-Technion): יוזמת הרפואה הרגנרטיבית בתוכנית המחקר לטיפול בשיקום הלב ועל ידי מימון המגזר הציבורי (PSF) 2012 מהמועצה למחקר מדע והנדסה (SERC) תחת הסוכנות למדע, טכנולוגיה ומחקר (A*STAR).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ציוד | |||
| מערכת חלוקה רובוטית | Janome | 2300N | |
| מכונת פלזמה | Femto Science | Covance | |
| מיקרוסקופ | |||
| מיקרוסקופ אופטי | אולימפוס | IX71 | |
| <חזק>שם | <חזק> חברה< | strong>Catalog Number | >Comments |
| Software | |||
| Spreadsheet | Excel | באקסל | |
| תיאום | Janome | JR C-Points | |
| Imaging Software | המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) | ImageJ | |
| <חזק>שם | <חזק>חברה | <חזק>מספר קטלוגי | <חזק>הערות |
| <חזק>ציוד | |||
| חרט (להב) | OLFA | AK-5 | |
| מזרק הדפסה 5 מ"ל | San-ei Tech | SH10LL-B | |
| 30 גרם מחט הדפסה | San-ei Tech | SH30-0.25-B | |
| 1 מ"מ יריעות | נרכש מקומית | ||
| סרום בקר עוברי | Invitrogen | 10270-098 | |
| תמיסת מלח חוצצת פוספט | Invitrogen | ||
| ג'לטין מעור חזיר, חוזק ג'ל 300, סוג A | סיגמא אולדריץ' | 9000-70-8 | |
| ואלפא; MEM | Invitrogen | 41061-029 | |
| אנטיביוטיקה אנטי-פטריית | סיגמא אולדריץ' | A5955-100ML | |
| תאי גזע מזנכימליים של חלבון פלואורסצנטי אדום (RFP-MSCs) | Cyagen Biosciences Incorporation | RASMX-01201 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה