Method Article

Vascularized Microfluidic Bioprinting עבור הנדסת רקמות, Organoids

DOI:

10.3791/55957

⸱

August 11th, 2017

 ,  , 
1Division of Engineering in Medicine, Department of Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, 2Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Renji Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, 3Division of Pharmacology, Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences, Utrecht University

In This Article

Summary

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

אנו מספקים פרוטוקול מוכללת המבוסס על אסטרטגיה bioprinting microfluidic הנדסה מיטה microfibrous בכלי הדם, שבו סוג התא משני יכול להיות עוד יותר נזרע לתוך מרחב ביניים של מבנה זה microfibrous ליצירת רקמות vascularized ו- organoids.

Abstract

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

הנדסת רקמות vascularized בונה, organoids היה מאתגר מבחינה היסטורית. כאן אנו מתארים שיטה המבוססת על microfluidic bioprinting כדי להפיק לפיגום עם multilayer השזירה הידרוג הסיבים. כדי להשיג חלקים bioprinting, ראש ההדפסה microfluidic הליבה-נדן המכיל ניסוח bioink ללא הפרדות צבע extruded מן הזרם הליבה והפתרון crosslinking נישא על ידי הזרם נדן, היה מתוכנן ולהכניסם אל bioprinter. על ידי מיזוג ג'לטין methacryloyl (GelMA) עם קילוף פלסטיצידיות, רב-סוכר זה עובר מיידי crosslinking יוניים רכוש בחר יונים כלט, ואחריו photocrosslinking משנית של הרכיב GelMA כדי להשיג מייצב קבוע, לפיגום microfibrous יכולה להיות מושגת באמצעות אסטרטגיה זו bioprinting. חשוב לציין, תאי אנדותל אנקפסולציה בתוך הסיבים bioprinted יכולים ליצור את לומן-מבני הדומה את להערכת במרוצת של תרבות במשך 16 ימים. לגרדום endothelialized microfibrous ניתן להשתמש בהמשך כדי לבנות רקמה vascularized דרך זריעה עוקבות של סוג משני תאים לתוך מרחב ביניים של הסיבים כמו מצע כלי הדם. Microfluidic bioprinting מספקת אסטרטגיה כללית בהנדסה נוח של רקמות vascularized-דיוק גבוה.

Introduction

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

. מטרות הנדסת רקמות כדי ליצור תחליפי רקמה תפקודית זה יכול לשמש כדי להחליף, לשחזר או להגדיל האלה פצוע או חולה גוף האדם1,2,3,4, לעיתים קרובות באמצעות שילוב של סוגי התאים הרצויים, מולקולות ביו5,6ו-9,8,7,biomaterials10 לאחרונה, טכנולוגיות הנדסת רקמות גם יותר ויותר שאומצו ליצירת במבחנה רקמות איברים דגמים המחקים את פונקציות חשובות של מקביליהם ויוו

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Cardiomyocytes עכברוש neonatal בשימוש פרוטוקול זה הם בודדו אותנו מהמתרחש חולדות ספראג-Dawley בן יום-2 בעקבות הליך ומבוססת56 אושרה על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועד לשימוש בריגהם אנד וימנס.

1. אינסטרומנטציה של Bioprinter

  1. להוסיף מחט בוטה קטנים יותר (למשל, 27 גרם, 1 אינץ ') כמו הליבה לתוך המרכז של מחט בוטה גדול יותר (למשל, 18 גרם, ½ אינץ ') מהנרתיק כדי לבנות את שכבה כפולה, microfluidic קונצנטריים ראש ההדפסה; ודא כי המחט הליבה בולטת במקצת (~ 1 מ מ) יותר מאשר המעטפת החיצונית (איור 1א'). היישור בדרך כלל מותאמת באופן ידני, אבל אם מפרידי כלי הכרחי ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

האסטרטגיה bioprinting microfluidic מאפשר bioprinting ישירה ההבלטה של פיגומים microfibrous באמצעות צמיגות נמוכה bioinks54,55. כפי שמוצג באיור 2א, לפיגום בגודל של 6 × 6 × 6 מ מ3 המכיל > 30 שכבות של הסיבים יכול להיות bioprinted בתוך 10 דקות. Crosslinking יוניים מיידית הרכיב alginate עם CaCl2 מותרת עבור המבנית מעולה במהלך תהליך bioprinting בזמן photocrosslinking ה.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

בניית ראש ההדפסה co-צירית מייצג צעד קריטי לקראת bioprinting microfluidic מוצלח כדי לאפשר משלוח בו זמנית של שתי bioink הליבה והסוכנת crosslinking מהנדן. בעוד פרוטוקול זה ראש ההדפסה דוגמה נוצר באמצעות מחט 27G וגם הליבה של מחט 18 גרם כמו המעטפת, זה ברצון יורחב למגוון רחב של שילובים באמצעות מחטים בגדלים שונים. עם זאת, שינוי גודל מחט, אשר תוצאות השינוי בכמות הזרימה יועבר. בתוך כל שלב, ידרוש אופטימיזציה נוספת של המחירים זרימה של הן את bioink, הסוכן crosslinking (בשליטה באמצעות שתי משאבות מזרק במקום ערוץ כפול), וגם פוטנציאל המה.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

המחברים מצהירים כי יש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.

Acknowledgements

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

המחברים להכיר המכון הלאומי לסרטן של מוסדות לאומיים של בריאות מסלול העצמאות פרס (K99CA201603).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
חומצה אלגינית מלח נתרן מאצות חומותSigma-AldrichA0682BioReagent, נבדק בתרבית תאים צמחית, צמיגות נמוכה, אבקת
ג'לטין סוג A מעור חזירSigma-AldrichG2500חוזק ג'ל 300
Irgacure 2959 (2-הידרוקסי-4'-(2-הידרוקסיאתוקסי)-2-מתילפרופיופנון)Sigma-Aldrich41089698%
HEPES bufferSigma-AldrichH08871 M, pH 7.0 - 7.6, מסנן סטרילי, BioReagent, מתאים לתרבית תאים
סרום בקר עוברי Thermo Fisher Scientific10438026מאושר על ידי USDA סידן
כלוריד דיהידראטSigma-AldrichC5080BioXtra, ≥ 99.0%
פוספט חוצץמלח תרמו פישר 10010023pH 7.4
תאי אנדותל של וריד הטבור האנושיאנגיו-פרוטאומיcAP-0001תאי אנדותל וריד טבורי אנושי (HUVECs)
תאי אנדותל וריד טבורי אנושיים המבטאים GFPאנגיו-פרוטאומיcAP-0001GFPתאי אנדותל וריד טבורי אנושיים (GFPHUVECs)
מדיום גידול תאי אנדותלLonzaCC-3162EGM-2 BulletKit
Dulbecco' s Modified Eagle Medium Thermo Fisher Scientific12430054גלוקוז גבוה, HEPES
Sylgard 184 ערכת אלסטומר סיליקוןדבקים אלסוורת'184 SIL ELAST KIT 0.5 ק"גשקוף 0.5 ק"ג ערכת
מנורות ריפוי UVExcelitas TechnologiesOmniCure S2000מערכת ריפוי אור UV נקודתית עם חיישן UV אינטליגנטי

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Langer, R., Vacanti, J. P. Tissue Engineering. Science. 260 (5110), 920-926 (1993).
  2. Khademhosseini, A., Vacanti, J. P., Langer, R. Progress in Tissue Engineering. Sci. Am. 300 (5), 64-71 (2009).
  3. Langer, R. Tissue Engineering: Status and Challenges. E-Biomed: J.Regen. Med.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microfluidic BioprintingVascularized TissueOrganoid EngineeringCore Sheath PrintheadGelMA Alginate BioinkIonic PhotocrosslinkingEndothelial Cell EncapsulationLumen Like StructuresSecondary Cell SeedingConfocal Microscopy

Related Articles