Name: עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: למדו כיצד לעצב ביוריאקטור טוען מכני דו-צירי להנדסת רקמות סחוס. השיטה מספקת גירויים ביופיזיים לתאים בתלת ממד ומשפרת את תכולת הקולגן והגליקוזאמינוגליקנים לפני השתלה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי משרד מחקר ופיתוח, RR ופיתוח השירות, המחלקה לענייני יוצאי צבא של ארה&quot;ב, NIH COBRE 1P20RR024484, NIH K24 AR02128 ומשרד ההגנה W81XWH-10-1-0643.

1. עיצוב Bioreactor טוען biaxial <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Bioreactor מעסיק שני שלבים שיוצרו על ידי Thor-Labs (ניוטון, MA) ליישומי לייזר מונחים מדויק ליישום מתח מכאני uniaxial או biaxial לרקמות מהונדסות, בדיוק רבים של מינון העמסה (משרעת ותדירות) ויישום למגוון רחב של תנאי תרבית רקמה מאחת עד 24 צלחות היטב (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טעינה דו צירית מושגת על ידי שני שלבי TravelMax (LNR50SE). שלבים אלה רכובים orthogonally בתצורת XZ. השלב האופקי מספק תנועות גז דינמיות על ידי נדנוד לאורך ציר ה-X. שלב העמסה האנכי מספק דחיסה דינמית על ידי נדנוד לאורך ציר ה-Z. יש שלבים אלה טווח נסיעה 50 מ&quot;מ ומונעים עצמאי על ידי מפעילים מנוע צעד (DRV014), הנשלטים על ידי נהג רכב לולאה סגורה צעד (BSC102) שמציע יכולות מיקרו דריכה, המאפשרים גדלי צעד של פחות מ50 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המכשיר הוא רכוב על 25 ס&quot;מ x 30 ס&quot;מ נוקשים x 12.5 מ&quot;מ צלחת בסיס אלומיניום המשמשת כפלטפורמה להרכבה של רכיבים המכונה ולהרכבה של צלחות תרבית רקמה. תחנות kinematic מתכוונן המשמשות לנעילת צלחות תרבית רקמה במקום על צלחת בסיס האלומיניום. יש תחנות kinematic אלה ברגי התאמה עדינות, כדי לאפשר תיאום מדויק שהוא לא אחרת השגה על ידי יד. העיצוב המודולרי של פלטת הבסיס מאפשר מיקום גמיש של תחנות kinematic אלה כדי להתאים צלחות בגדלים וצורות (לעומת צלחות פטרי צלחות רב גם) שונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אישית מכונת polysulfone טעינת Platen הוא מצמידים את הפלטפורמה נעה דו צירית באמצעות סוגר זווית נכון דיוק במכונה. חומר Polysulfone נבחר בשל biocompatibility, קלות עיבוד שבבי, וקלות העיקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תנועות של השלבים נשלטות על ידי &quot;Thor-מעבדות טכנולוגיה מיקום מתקדמת (APT) תוכנה. נהג מנוע צעד הואאד בשילוב עם התוכנה המאפשרת התאמה של פרמטרים עומס של תדירות והמשרעת של שניהם גזירה ודחיסה באופן עצמאי ובו זמנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משוב positional מסופק על ידי אנקודרים אופטיים ליניאריים המחוברים זה לזה פלטפורמה מרגשת ומשולבים עם התוכנה. מערכת המקודד יש הדירות דו כיוונית של 0.1 מיקרומטר ורזולוציה של 20 ננומטר, תרגום לדיוק מיקום של פחות מ -3 מיקרומטר במהלך 50 מ&quot;מ המלא של נסיעה. מקודדים אלה מספקים משוב העמדה ההכרחי לאלקטרוניקת הכונן כדי להבטיח את היכולות אמיתיות וnanopositioning readout ישיר של המיקום המוחלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת לספק משוב כוח הדרוש לגילוי קשר בין Platen ודגימות ולהעריך את תגובות, העמסת תא מטען זעיר דיוק (Honeywell דגם 31) ממוקם בין הטעינה Platen והפלטפורמה נעה (איור 2). יש תא עומס דיוקים גבוהים של0.15% עד 0.25% בהיקף מלא. יחידת התצוגה (SC500) לתא המטען גם יכולה לספק מדידות עומס של עד 5 ספרות אחרי נקודה עשרוניות. בנוסף, יש לו יציאת RS-232 כדי לאפשר לאיסוף נתונים במחשב. </li></ol> 2. בונה agarose תא זורעים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 4% agarose: הוסף 0.8 גרם agarose עד 20 מ&quot;ל DMEM (ללא תוספים) בבקבוק 50 מ&quot;ל, רתיחה, ולאחר מכן לשמור על 70 מעלות צלזיוס עד לשימוש בתנור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את עוצמת קול של השעיה תא לכמות כפולה של הצפיפות הרצויה זריעת התאים. השעיה זה מעורבב עם נפח שווה של 4% w / v agarose ליצור 2% ג&#39;ל agarose בצפיפות הזריעה הרצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את שתי ההשעיה תא ואחד פיפטה 10 מ&quot;ל בחממה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר את מערכת ליהוק ג&#39;ל. צריכה לשים אחד 1.5 מ&quot;מ ואחד 0.75 מ&quot;מ צלחת spacer יחד כדי ליצור ג&#39;ל סמיך 2.25 מ&quot;מ. צלחות spacer גודל אחרות עשויות לשמש ליצירת ג&#39;ל בעוביים שונה. מערכת ליהוק ג&#39;ל היא לא גדולה מספיק כדי להכיל אלה toget הצלחותשלה, ולכן הם חייבים להיות מודבקים היטב כדי למנוע דליפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השלב הבא הוא לערבב במהירות את ההשעיה התא עם agarose הכינה בעבר וטפטף לתוך תבנית ג&#39;ל לפני agarose מתמצק. הסר את agarose הנוזלי מהתנור ומניח את מדחום סטרילי בו. Agarose חייבת להתקרר ל42-43 מעלות צלזיוס לפני הערבוב עם תאים. לחמם את ההשעיה התא עד 37 ° C. לאחר agarose להיטי 43 מעלות צלזיוס, פיפטה במהירות את הכמות הרצויה ולאחר מכן פיפטה מייד ההשעיה התא למעלה ולמטה כמה פעמים כדי לערבב. אז פיפטה את התערובת כולה באופן מיידי לתוך תבנית ג&#39;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ג&#39;ל לחזק למשך 10-15 דקות ולאחר מכן להטות אותו בזהירות למצב אופקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את צלחת הזכוכית העליונה ודיסקי אגרוף עם אגרוף הביופסיה. ניתן לאסוף דיסקים עם מרית סטרילי קטנה. מניסיוננו, ג&#39;ל מ&quot;ל 9 היה גדול מספיק כדי לגרום ליותר ממאה דיסקים 5 מ&quot;מ בקוטר. </li></ol> 3. התרבות של דיסקים </p&gt; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום בדיסק אחד בכל גם צלחת תרבות הלא רקמות גם 24 מטופלים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 2 מ&quot;ל של מדיום בידול chondrogenic סרום ללא היטב כל אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים צלחות באינקובטור (37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשינויים בתקשורת, להחליף 1 מ&quot;ל לכל גם כל 2-3 ימים. </li></ol> 4. חוסר תנועה של דוגמאות לטעינה מכאנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 4% agarose (הוסיפה שום השעיה תא) וג&#39;ל צריך להיות רזה יותר הדגימות עצמם (כדי למנוע הפרעות במהלך טעינה). העובי המומלץ הוא 1.5-1.9 מ&quot;מ (2.25 לדגימות עבות מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שgelled, דיסקים בקוטר 16 מ&quot;מ לאגרוף 24 צלחות היטב. בכל דיסק, חור מ&quot;מ אגרוף אחד 5 למדגם כדי להיות ממוקם בו אם ירצה, אגרוף עוד חור 5 מ&quot;מ בקצה הדיסק לפיפטה כדי להיות ממוקמים בשינויים בתקשורת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שagarose בארות נעשו, מקום בצלחת 24 היטב, כפי שמוצגות באיור 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע W agaroseאמות נמצאות בצלחת גם 24, לחץ להתאים דגימות בכל טוב. המדגם צריך לבלוט מהחלק העליון של באר agarose. </li></ol> 5. טעינה מכאנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעקר Platen (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאבטח את צלחת אלומיניום כדי לטעון תא. Secure טעינת Platen / הרכבה צלחת תא / אלומיניום עומס לבמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מנוע צעד הבקר (מתג בגב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מחשב ותכנית פתוחה &quot;APT משתמש&quot; (איור 4). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסך אופקי שמאלי שולט מנוע צעד. מסך ימני שולט אנכי מנוע צעד. בכל מסך, כרטיסיית &quot;גרפית בקרה&quot; מאפשרת מיקום ידני וכרטיסייה &quot;העברה ברצף&quot; מאפשרת לאוטומציה. כל יחידות מ&quot;מ. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור לכרטיסיית &quot;גרפית שליטה&quot; על שני המסכים ולחץ על כפתור &quot;בית / זירו&quot;. לשניהם מנועי צעד טווח של 50 מ&quot;מ. לחיצה על &quot;דף הבית / זירו&quot; תשלח את שניהם מנועי צעד למצב אפס (העליונות ימניים ורוב המשרות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Preparדואר הדגימות בצלחת גם 24 לטעינה על ידי הסרת חלק מאמצעי תקשורת מכל טוב. לא יותר מ 1 מ&quot;ל של תקשורת יש להשאיר בכל טוב על מנת למנוע הצפה בזמן הטעינה. להיות בטוח שתקשורת מספיק שנשאר בבאר כדי לשמור על המדגם מכוסה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימו לב שהחממה נשמרת בתנאי לחות נמוכה כדי למנוע כישלון מכשיר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת מקום 24 גם בbioreactor ושורת זהירות עם המסגרת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצלחת מאובטחת לbioreactor באמצעות ארבעה איתור kinematic מתכווננות. כדי לעשות את זה יותר קל להסתדר בשורה Platen, שני איתור השמאל כבר מראש את מיקומו. הדקו את שני איתור הנכון, כך שהצלחת היא מאובטחת. ודא בשורה צלחת הסומק עם החלק הקדמי של בסיס bioreactor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ב כרטיסייה &quot;גרפית שליטה&quot;, עמדת מנוע צעד מסוימת יכולה להיות מוזן באופן ידני על ידי לחיצה על תיבת המיקום. להשתמש ביכולת זו כדי להוריד לאט Platen ולהעביר אותו בצורה אופקית כדי ליישר קו עם צלחת. </li> &lt;/ Ol&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהוא קרוב לפלטון, שבאו במגע עם דגימות, להתחיל להביא את גליל דיו במרווחים איטיים מאוד (0.1 מ&quot;מ) עד שתגיעו למצב ההתחלתי שנקבע מראש (ראה חלק 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהוא הגיע למצב ההתחלתי, ללכת &quot;זוז ברצף&quot; כרטיסייה ולטעון את רצף המהלך הרצוי על ידי לחיצה על &quot;טען.&quot; לאחר מכן לחץ על &quot;הפעל&quot; כדי להתחיל. (איור 5) ראה חלק 7. כתיבת פרוטוקול מינון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בסיום טעינה, באופן ידני להעלות את המסגרת. אם כל דגימות תקועות לPlaten, בזהירות החזיר אותם למתאים היטב בעזרת מרית סטרילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הצלחת גם 24 מbioreactor ולהחליף את התקשורת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוציא בזהירות את גליל הדיו מתא המטען ולאחר מכן לכבות את המכשירים. </li></ol> 6. כיול Platen טוען כדי להבטיח שהזנים המתאימים מוחלים לדגימות, כל Platen חייב להיות מכויל היטב לפני תחילת ניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><lאני&gt; ביצוע צעדים 5.1-5.8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן ידני לשים אופקי מנוע צעד בעמדת 25 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Platen נמוך יותר בזהירות, עד שבקושי בא במגע עם הבסיס של bioreactor. תא עומס יציג עומסים מוגברים בשלב זה. שימו לב למיקומו של מנוע צעד האנכי (לדייק ככל האפשר, כפי שכל מידות זן הדחיסה תחושב משווי זה) המדויק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקליט את המיקום. ערך זה ישמש לכתיבת פרוטוקול מינון המבוסס על ממדי מדגם והלחצים רצויים. </li></ol> 7. כתיבת פרוטוקול מינון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Bioreactor הוא מסוגל ליישם מתח גם לחיצה וגזירה, או בו זמנית או בנפרד. שלושה פרמטרים עיקריים צריכים להיות מוכרעים: מתח, משרעת מתח דינמי דחיסה טרה, וטעינה של תדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זן טרה מיושם על מנת למנוע שיגור של Platen מן המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משרעת מתח דינמית מדגם וטעינת freתדירות שנבחרו. </li></ol> במחקר זה אנו מגדירים את לחץ דחיסה וגזירה כדלקמן: <img alt="משוואת 1" fo:content-width="3.26in" fo:src="/files/ftp_upload/50387/50387eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50387/50387eq1.jpg" /> פרוטוקול מינון Biaxial דוגמה עובי מדגם: 2.25 מ&quot;מ טרה זנים (דחיסה): 10% מעובי המדגם (0.225 מ&quot;מ) משרעת מתח דינמי (דחיסה): 10% (+ / - 5% מעובי המדגם) תדר (דחיסה): 1 הרץ משרעת דינמי זנים (גזירה): 25% מעובי המדגם (0.5625 מ&quot;מ): מאמץ גזירה היא פנה למדגם על ידי Platen נע בצורה אופקית. תדר (גזירה): 0.5 הרץ פרוטוקול מינון אופייני הוא 3 שעות של טעינה ליום. בדוגמה זו, טעינה דינמית וגזירה מיושמת בו זמנית ולא ברצף. אנו מאמינים MIM דפוס זה טוב יותרICS סביבת הטעינה המורכבת בברך האנושית. <ol start="4" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שפרוטוקול מינון כבר נבחר, חייבת להיות כתובה בתכנית רצף מהלך דחיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רצף המהלך הוא בדיוק מה שזה נשמע, רשימה של תפקידים שמנוע צעד יעבור בתאוצה ומהירות המרבית שצוינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב עמדות רצויות אנכיות המבוססות על מינון הפרוטוקול וערך כיול Platen (מחלק 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישובי דוגמה ל1 Platen מובאים בהמשך: </li></ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td> הבדל בין ערך כיול </td><td> מיקום אנכי </td></tr><tr><td> ערך כיול Platen (תחתון נגיעות של bioreactor) </td><td> 0 מ&quot;מ </td><td> 29.7700 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> פלטון, יוצר קשר עם מדגם (מדגם מ&quot;מ 2.25) </td><td> 4.4140 מ&quot;מ </td><td> 25.3560 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> סנטגשם (5% עובי) </td><td> 4.3015 מ&quot;מ </td><td> 25.4705 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> זן (10% עובי) </td><td> 4.1890 מ&quot;מ </td><td> 25.5810 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> זן (15% עובי) </td><td> 4.0765 מ&quot;מ </td><td> 25.6955 מ&quot;מ </td></tr></tbody></table><ol start="8" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שעמדות מחושבות, ניסוי עם ההאצה וערכי מהירות מרביות כדי לקבל את התדר הנכון. מספר המחזורים יש לבחור, בהתאם (10,800 מחזורים למשל עבור 3 שעות ב 1 הרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית לדוגמה דינמית דחיסת העבר רצף (10% טרה דחיסה, 10% משרעת מתח דינמי, 1 הרץ) (איור 5) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית רצף מהלך גזירה דינמית: מספר המחזורים יש לבחור בהתאם לתדירות ומשך הרצויים (לדוגמה: 5400 מחזורים עבור 3 שעות ב 0.5 הרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית לדוגמא דינמית שאר העבר רצף (טרה 10% דחיסה, 0.5625 מ&quot;מ (25% מהעובי) משרעת מתח גזירה דינמית, 0.5הרץ) (איור 5). </li></ol>

<ol><li>Drachman, D. B., Sokoloff, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+movement+in+embryonic+joint+development%5BTitle%5D)+AND+%22Devl.+Biol%22%5BJournal%5D)">The role of movement in embryonic joint development.</a> Devl. Biol. 14, 401-420 (1966).</li>
<li>Buschmann, M. D., Gluzband, Y. A., Grodzinsky, A. J., Hunziker, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+compression+modulates+matrix+biosynthesis+in+chondrocyte%2Fagarose+culture%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">Mechanical compression modulates matrix biosynthesis in chondrocyte/agarose culture.</a> J. Cell Sci. 108, 1497-1508 (1995).</li>
<li>Vunjak-Novakovic, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor+Cultivation+Conditions+Modulate+the+Composition+and+Mechanical+Properties+of+Tissue-Engineered+Cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Research%22%5BJournal%5D)">Bioreactor Cultivation Conditions Modulate the Composition and Mechanical Properties of Tissue-Engineered Cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 17, 130-138 (1999).</li>
<li>Gooch, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Mixing+Intensity+on+Tissue-Engineered+Cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Effects of Mixing Intensity on Tissue-Engineered Cartilage.</a> Biotechnology and Bioengineering. 72, 402-407 (2001).</li>
<li>Carver, S. E., Heath, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increasing+extracellular+matrix+production+in+regenerating+cartilage+with+intermittent+physiological+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Increasing extracellular matrix production in regenerating cartilage with intermittent physiological pressure.</a> Biotechnology and Bioengineering. 62, 166-174 (1999).</li>
<li>Frank, E. H., Jin, M., Loening, A. M., Levenston, M. E., Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+shear+and+compression+apparatus+for+mechanical+stimulation+of+tissue+culture+explants%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">A versatile shear and compression apparatus for mechanical stimulation of tissue culture explants.</a> J. Biomech. 33, 1523-1527 (2000).</li>
<li>Wagner, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrostatic+pressure+enhances+chondrogenic+differentiation+of+human+bone+marrow+stromal+cells+in+osteochondrogenic+medium%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Hydrostatic pressure enhances chondrogenic differentiation of human bone marrow stromal cells in osteochondrogenic medium.</a> Ann. Biomed. Eng. 36, 813-820 (2008).</li>
<li>Butler, D. L., Goldstein, S. A., Guilak, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Tissue+Engineering%3A+The+Role+of+Biomechanics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Functional Tissue Engineering: The Role of Biomechanics.</a> J. Biomech. Eng. 122, 570-575 (2000).</li>
<li>Guilak, F., Butler, D. L., Goldstein, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Tissue+Engineering.+The+role+of+biomechanics+in+articular+cartilage+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Orthop%22%5BJournal%5D)">Functional Tissue Engineering. The role of biomechanics in articular cartilage repair.</a> Clin. Orthop. 391S, S295-S305 (2001).</li>
<li>Mauck, R. L., Byers, B. A., Yuan, X., Tuan, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+cartilaginous+ECM+gene+transcription+by+chondrocytes+and+MSCs+in+3D+culture+in+response+to+dynamic+loading%5BTitle%5D)+AND+%22Biomech.+Model+Mechanobiol%22%5BJournal%5D)">Regulation of cartilaginous ECM gene transcription by chondrocytes and MSCs in 3D culture in response to dynamic loading.</a> Biomech. Model Mechanobiol. 6, 113-125 (2007).</li>
<li>Rubin, C., Xu, G., Judex, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+anabolic+activity+of+bone+tissue%2C+suppressed+by+disuse%2C+is+normalized+by+brief+exposure+to+extremely+low-magnitude+mechanical+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">The anabolic activity of bone tissue, suppressed by disuse, is normalized by brief exposure to extremely low-magnitude mechanical stimuli.</a> FASEB J. 15, 2225-2229 (2001).</li>
<li>Wimmer, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tribology+approach+to+the+engineering+and+study+of+articular+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Tribology approach to the engineering and study of articular cartilage.</a> Tissue Eng. 10, 1436-1445 (2004).</li>
<li>Miyata, S., Tateishi, T., Ushida, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cartilaginous+matrix+accumulation+on+viscoelastic+response+of+chondrocyte%2Fagarose+constructs+under+dynamic+compressive+and+shear+loading%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Influence of cartilaginous matrix accumulation on viscoelastic response of chondrocyte/agarose constructs under dynamic compressive and shear loading.</a> J. Biomech. Eng. 130, 051016(2008).</li>
<li>Heiner, A. D., Martin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cartilage+responses+to+a+novel+triaxial+mechanostimulatory+culture+system%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">Cartilage responses to a novel triaxial mechanostimulatory culture system.</a> J. Biomech. 37, 689-695 (2004).</li>
<li>Waldman, S. D., Couto, D. C., Grynpas, M. D., Pilliar, R. M., Kandel, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-axial+mechanical+stimulation+of+tissue+engineered+cartilage%3A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Multi-axial mechanical stimulation of tissue engineered cartilage: review.</a> Eur. Cell Mater. 13, 66-73 (2007).</li>
<li>Wartella, K. A., Wayne, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor+for+biaxial+mechanical+stimulation+to+tissue+engineered+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Bioreactor for biaxial mechanical stimulation to tissue engineered constructs.</a> J. Biomech. Eng. 131, 044501(2009).</li>
<li>Bian, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+mechanical+loading+enhances+functional+properties+of+tissue-engineered+cartilage+using+mature+canine+chondrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Dynamic mechanical loading enhances functional properties of tissue-engineered cartilage using mature canine chondrocytes.</a> Tissue Eng. Part A. 16, 1781-1790 (2010).</li>
<li>Design of a Biaxial Loading Device for Cartilage Tissue Engineering. Bilgen, B., et al. 57th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society (ORS), , 1815(2011).</li>
<li>Mauck, R. L., Wang, C. C., Oswald, E. S., Ateshian, G. A., Hung, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+cell+seeding+density+and+nutrient+supply+for+articular+cartilage+tissue+engineering+with+deformational+loading%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">The role of cell seeding density and nutrient supply for articular cartilage tissue engineering with deformational loading.</a> Osteoarthritis Cartilage. 11, 879-890 (2003).</li>
<li>Mauck, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+tissue+engineering+of+articular+cartilage+through+dynamic+loading+of+chondrocyte-seeded+agarose+gels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Functional tissue engineering of articular cartilage through dynamic loading of chondrocyte-seeded agarose gels.</a> J. Biomech. Eng. 122, 252-260 (2000).</li>
<li>Demarteau, O., Jakob, M., Schafer, D., Heberer, M., Martin, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+validation+of+a+bioreactor+for+physical+stimulation+of+engineered+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Development and validation of a bioreactor for physical stimulation of engineered cartilage.</a> Biorheology. 40, 331-336 (2003).</li>
<li>Grad, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+motion+upregulates+superficial+zone+protein+and+hyaluronan+production+in+chondrocyte-seeded+three-dimensional+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Surface motion upregulates superficial zone protein and hyaluronan production in chondrocyte-seeded three-dimensional scaffolds.</a> Tissue Eng. 11, 249-256 (2005).</li>
<li>Schatti, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+combination+of+shear+and+dynamic+compression+leads+to+mechanically+induced+chondrogenesis+of+human+mesenchymal+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">A combination of shear and dynamic compression leads to mechanically induced chondrogenesis of human mesenchymal stem cells.</a> Eur. Cell Mater. 22, 214-225 (2011).</li>
</ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

יש לנו תוכנן מכשיר טוען כי הוא מסוגל ליישם מתח מכאני uniaxial או biaxial למבנים מהונדסים רקמות מפוברקות להשתלה. מכשיר יכול לשמש גם כbioreactor בטיפוח מבחנה של biocomposites מהונדס או כמכשיר בדיקה כדי לתאר את המאפיינים מכאניים של רקמת היליד או לאחר טיפולים אחרים לפני. נושאי המכשיר מהונדסים בונה רקמות לטעינה מכאנית biaxial בדייקנות רבה של מינון העמסה (משרעת ותדירות) ויישום למגוון רחב של תנאי תרבית רקמה מאחת עד 24 צלחות היטב. <p class="jove_content" style=";text-align:ri...

יש לנו תוכנן bioreactor טוען כי הוא מסוגל ליישם מתח מכאני uniaxial או biaxial לרקמה מהונדס biocomposites המפוברקת להשתלה. מכשיר זה נועד בעיקר כמחליפים לbioreactor מהונדסים לסחוס במפרק, זה יכול לשמש גם לרקמות עומס נושאות אחרות בגוף האדם. המוטיבציה שלנו בעיצוב bioreactor זה נובע מדרכמן ו1 סוקולוף, שעשה את התצפית המכוננת של היווצרות לא תקינה של סחוס במפרק בעובר חומוס משותק בשל היעדר התנועה. כמו כן, פעילות גופנית היא חיונית להתפתחותו של שריר ועצם נורמלי. בקנה אחד עם תפיסה זו, קבוצות מחקר רבות חקרו כיצד מצבים של גירויים פיסיים שונים במהלך בטיפוח מבחנת מודולציה את התכונות הביוכימיות ומכאניות של תאים ביולוגי biocomposites וexplants רקמות 2-7. הרעיון של הנדסת רקמות פונקציונליתכרוך בשימוש במבחנה של גירויים מכאניים כדי לשפר את התכונות הפונקציונליות של רקמות, כלומר את התכונות מכאניות המאפשרות הרקמה לעמוד בלחץ צפוי vivo ומתח 8,9. מחקרים רבים מדווחים על הטעינה מכאני שימוש במונחים של גזירה ודחיסה כדי לעורר מבני סחוס מהונדסים למפרקים במפרק. Mauck et al. 10 מצביע על כך שטעינה מכאנית לבדו יכולה לגרום לchondrogenesis של תאי גזע mesenchymal גם בהעדרם של גורמי גדילה שנחשבים חיונית. יישום של טעינה לסירוגין מכאנית כגון דחיסה או גזירה במהלך עיבוד רקמה הוכח לווסת את הסחוס והיווצרות עצם, לעומת זאת dosimetry האופטימלי של טעינה שונה עם תא ותכונות רקמות 11. התפקיד החשוב ביותר של סחוס במפרק הוא היכולת לעמוד בכוחות דחיסה וגזירה בתוךמשותף, ולכן זה צריך להיות לחיצה גבוהה וmoduli גזירה. חוסר החוזק מכאני פונקציונלי והפיזיולוגי ultrastructure בסחוס מהונדס הביא פירוט על הניאו סחוס in vivo והכישלון של אסטרטגיות להחלפת סחוס במפרקים. למרות דחיסה והגזירה הוכחו כלל כדי לווסת ולשפר את החוזק מכאני של biocomposites סחוס במפרק, גישת שילוב היא 6,12-15 נדירים. Wartella וויין 16 נועדו bioreactor שהוחל מתח ודחיסה לייצר תחליפי סחוס meniscal. ולדמן ואח&#39;. -15 תוכננו מכשיר להחיל דחיסה וגזירה לכונדרוציטים בתרבית במצע polyphosphate סיד נקבובי. ביאן ואח&#39;. -17 הפגין תכונות מכאניות מתאימות לסחוס מקורי עם הגידול במבחנה של כונדרוציטים כלבי בוגרים בהג&#39;לי וביישום של biaxial mechטעינת anical (טעינת טעינה וזזת deformational דחיסה קשר). Bioreactor הטעינה מכאני biaxial תוכנן במקור על ידי דניאל צ ב המעבדה שלנו עם המטרה הכללית כדי לגרום הסתגלויות מורפולוגיות סחוס הנדסה רקמות בונה כתוצאה מmoduli דחיסה והגזירה גבוהה יותר מאשר 18 זמינים כרגע. אנו מאמינים כי מחקר זה יגדיל באופן משמעותי את ההבנה הרחבה יותר שלנו לאופן שmechanotransduction יכול להיות מווסת להנדס קליני רקמות רלוונטיות.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><חזק>ריאגנטים</חזקים></td></tr><tr><td>DMEM, גלוקוז גבוה, פירובט</td><td>Invitrogen</td><td>11995</td><td></td></tr><tr><td>אגרוז סוג II</td><td>סיגמא</td><td>CAS 39346-81-1</td><td></td></tr><tr><td>פניצילין סטרפטומיצין גלוטמין 100X</td><td>Invitrogen</td><td>10378-016</td><td></td></tr><tr><td>ITS+ Premix</td><td>BD Biosciences</td><td>354352</td><td></td></tr><tr><td>עט סטרפטוקוקוס גלוטמין</td><td>Invitrogen</td><td>10378-016</td><td></td></tr><tr><td>Amphotericin B</td><td>Invitrogen</td><td>041-95780</td><td></td></tr><tr><td>חומצה אסקורבית</td><td>Sigma</td><td>A-2218</td><td></td></tr><tr><td>תמיסת חומצות אמינו לא חיוניות 100x</td><td>Sigma</td><td>M-7145</td><td></td></tr><tr><td>L-proline</td><td>Sigma</td><td>P-5607</td><td></td></tr><tr><td>Dexamethasone</td><td>Sigma</td><td>D-2915</td><td></td></tr><tr><td>רקומביננטי אנושי גורם גדילה טרנספורמטיבי &#946; 1</td><td>מו"פ D Systems</td><td>240-B-010</td><td></td></tr><tr><td colspan="4" ><חזק>ציוד</חזק></td></tr><tr><td>דגם 31 תא עומס (1000 גרם)</td><td>Honeywell</td><td>AL311</td><td></td></tr><tr><td>דגם 31 תא עומס (1000 גרם)</td> <td>Honeywell</td><td>AL311</td><td></td></tr><tr><td>תצוגה חד ערוצית</td><td>Honeywell</td><td>SC500</td><td></td></tr><tr><td>50 מ"מ מקודד ליניארי Travelmax Stage עם מפעיל צעד</td><td>Thorlabs</td><td>LNR50SE/M</td><td></td></tr><tr><td>בקר מנוע צעד שני ערוצים</td><td>Thorlabs</td><td>BSC102</td><td></td></tr><tr><td>כונן מנוע צעד טרפזי 50 מ"מ (2)</td><td>Thorlabs</td><td>DRV014</td><td></td></tr><tr><td>איתור קינמטי מתכוונן (4)</td><td>Thorlabs</td><td>KL02</td><td></td></tr><tr><td>צלחת זווית ישרה מדויקת</td><td>Thorlabs</td><td>AP90/M</td><td></td></tr><tr><td>תושבת הרכבה אנכית</td><td>Thorlabs</td><td>LNR50P2/M</td><td></td></tr><tr><td>לוח לחם אלומיניום מוצק</td><td>Thorlabs</td><td>MB3030/M</td><td></td></tr><tr><td>מערכת יציקת ג'ל עם לוחות מרווח של 1.5 מ"מ ו-0.75 מ"מ </td><td>BioRad</td><td>#1653312 ו-#1653310</td><td></td></tr><tr><td>אגרוף ביופסיה חד פעמי, 5 מ"מ</td><td>Miltex, Inc.</td><td>33-35</td><td></td></tr><tr><td>16 מ"מ אגרוף חלול</td><td>Neiko Tools</td><td></td><td></td></tr><tr><td>צלחות שטופלו בתרבית ללא רקמות, 24 באר, תחתית</td><td>שטוחה BD Biosciences</td><td>351147</td><td></td></tr><tr><td>יריעת פוליסולפון עמידה במיוחד בלחות להעמסת פלטות</td><td>McMaster-Carr</td><td>86735k19</td><td>במכונה מותאמת אישית</td></tr></tbody></table>

עיצוב של bioreactor טוען מכונות biaxial להנדסת רקמות

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

עיצבנו מכשיר טוען כי הוא מסוגל ליישם מתח מכאני uniaxial או biaxial לרקמה מהונדס biocomposites המפוברקת להשתלה. בעוד המכשיר בעיקר מתפקד כbioreactor המחקה את הזנים המקומיים מכאניים, הוא גם לבוש עם תא עומס על מתן משוב בכוח או בבדיקות מכאנית של המבנים. נושאי המכשיר מתוכננים מבני סחוס לטעינה מכאנית biaxial בדיוק רבים של מינון העמסה (משרעת ותדירות) והוא קומפקטי מספיק כדי להתאים בתוך תרבות תקן רקמות חממה. הוא טוען דגימות ישירות בצלחת תרבית רקמה, וגדלי צלחת מרובים בקנה אחד עם המערכת. המכשיר תוכנן תוך שימוש ברכיבים שיוצרו עבור יישומי לייזר מונחים מדויק. טעינה דו צירית מושגת על ידי שני שלבים מאונך. יש שלבי טווח נסיעה 50 מ&quot;מ ומונעים באופן עצמאי על ידי מפעילים stepper מנוע, הנשלטים על ידינהג לולאה סגורה מנוע צעד שכולל יכולות מיקרו דריכה, מה שמאפשר גדלי צעד של פחות מ -50 ננומטר. Polysulfone טעינת Platen הוא מצמידים את הפלטפורמה נעה דו צירית. תנועות של השלבים נשלטות על ידי Thor-מעבדות טכנולוגיית מיקום מתקדמת (APT) תוכנה. נהג מנוע צעד נעשה שימוש בתוכנה כדי להתאים את הפרמטרים של עומס תדר לבין המשרעת של שניהם גזירה ודחיסה באופן עצמאי ובו זמנית. לפי מיקום משוב מסופק על ידי אנקודרים אופטיים ליניארי שיש להם הדירות דו כיוונית של 0.1 מיקרומטר ורזולוציה של 20 ננומטר, תרגום לדיוק מיקום של פחות מ -3 מיקרומטר מעל 50 מ&quot;מ המלא של נסיעה. מקודדים אלה מספקים משוב העמדה ההכרחי לאלקטרוניקת הכונן כדי להבטיח את יכולות nanopositioning אמיתיות. על מנת לספק משוב כוח כדי לזהות ולהעריך את תגובות פנה טעינה, תא מטען זעיר דיוק ממוקם בין משטח הסריקה וטעינת Movinפלטפורמה גרם. יש תא עומס דיוקים גבוהים של 0.15% עד 0.25% בהיקף מלא.

המכשיר נבדק על ידי שימוש agarose ג&#39;לי זורע עם 20 מיליון תאים / מ&quot;ל ​​chondrocytes וטיפח בנוכחות uniaxial (דחיסה) או biaxial (דחיסה וגזירה) טעינה מכאנית. כונדרוציטים חזיריים עיקריים היו מבודדים מהסחוס במפרק של 2-4 חזירי בן חודש. קוטר 5 מ&quot;מ ו1.5 דגימות עבות מ&quot;מ היו בתרבית ב2 מ&quot;ל של מדיום תרבות chondrogenic מוגדר (גבוהה גלוקוז DMEM, + Premix 1%, 100 U / ml פניצילין, סטרפטומיצין מיקרוגרם / מ&quot;ל ​​100, 2 מ&quot;מ L-גלוטמין, 2.5 מיקרוגרם / מ&quot;ל amphoteric...

עיצבנו bioreactor טעינה מכאני רומן שניתן להחיל מאמץ מכאני uniaxial או biaxial לbiocomposite סחוס לפני ההשתלה לתוך פגם סחוס במפרק.

עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לייצר ביו-קומפוזיטים תפקודיים של רקמה מהונדסת לצורך השתלה. דבר זה מושג על ידי הפעלת מאמץ מכני חד-צירי או דו-צירי מדויק כדי לספק גירויים ביו-פיזיקליים לתאים בתוך קומפוזיטים תלת-ממדיים של חומרים ביולוגיים. כשלב שני, הביוריאקטור מצויד בתא עומס, המספק משוב של כוח ובדיקה מכנית של הביו-קומפוזיטים במהלך ההעמסה.בשלב הבא, מטפחים את הביוקומפוזיטים במשך מספר שבועות כדי להשרות שינויים במקנה מיקרוסקופי בתכולה הביוכימית ובחוזק של המבנה; התוצאות המתקבלות מראות את ההשפעה של סוגי עומס שונים, בהתבסס על הבדלים משמעותיים בתכולת הגליקוזאמינוגליקנים והקולגן, בעובי הפיגום ובמודול השיווי משקל. אף ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי השפעות עומס דו-צירי על רקמת סחוס מהונדסת, ניתן ליישמה גם לרקמות אחרות בעלות יכולת נשיאה נמוכה, כגון עצם וגיד. את הפרוצדורה יעגילו Amy May ו-Rob Stefani מהמעבדה שלנו. כדי להתחיל בפרוצדורה זו, הגדירו ביו-ריאקטור דו-צירי כפי שמוצג כאן.בסיס הביוריאקטור מורכב מלוח אלומיניום במידות של 25 סנטימטרים על 30 סנטימטרים ובעובי של 12.5 מילימטרים. אפשרויות המיקום המשתנות מאפשרות קיבוע גמיש של פלטות תרביות רקמה בצורות ובגדלים שונים. לאחר מכן, יש לוודא כי הבמות מותקנות על הבסיס כך שהבמה האופקית מספקת כסחף (shear) דינמי על ידי תנודה לאורך ציר ה-x בלבד.והבמה האנכית מספקת דחיסה דינמית על ידי תנודות לאורך ציר Z בלבד. השלב הבא הוא ייצור של פלטת טעינה מותאמת אישית מפוליסולפון. חומר הפוליסולפון הוא אידיאלי בשל התאימות הביולוגית שלו, קלות העיבוד שלו וקלות הסטריליזציה שלו.חברו את הפלטה ואת פלטפורמת התנועה הדו-צירית באמצעות תומך זוויתית שעובד בדיוק גבוה. למעצורי הקינמטיקה המחוברים לפלטת הבסיס יש ברגי כיוון עדין המאפשרים יישור מדויק של פלטות התרבית, שאינו ניתן להשגה באופן ידני. לאחר מכן, חברו את המפעיל של מנוע הפסעות (stepper motor) לכל פלטפורמה, אשר יספק משוב מיקומי עבור התוכנה.למפעילים של מנועי הצעד המוצגים כאן יש חזרתיות דו-כיוונית של 0.1 micrometer ורזולוציה של 20 nanometers, המתרגמת לדיוק של פחות משלושה micrometers לאורך 50 millimeters של תנועה; שלט על תנועות הבמות באמצעות תוכנת טכנולוגיית המיקום המתקדמת של Thor Lab. התוכנה שולטת במנוע הצעד כדי להתאים את פרמטרי העומס של התדר והאמפליטודה של גזירה ודחיסה באופן עצמאי וסימולטני. לאחר מכן, מקם תא עומס מיניאטורי של חמישה פאונד בין פלטינת ההעמסה לבין הפלטפורמה הנעה כדי לספק את המשוב של הכוח הדרוש לזיהוי מגע בין הפלטינה למבנים, וכן כדי להעריך את תגובות ההעמסה.וודאו שלתא העומס (load cell) יש רמת דיוק גבוהה של 0.15% עד 0.25% מסך המבט (full scale), ושיחידת התצוגה של תא העומס כוללת יציאת RS 2 32 כדי לאפשר איסוף נתונים במחשב. כדי לקבע את הדגימות בתוך הבארות של פלטת 24 בארות, הכינו תבנית לג'ל agar בעובי 1.5 millimeter באמצעות מערכת ליציקת ג'ל עם מפרידים של 1.5 millimeter. לאחר ההרכבה, שפכו תמיסה של 4% agar בין שתי לוחות הזכוכית והמתינו לקירור התערובת.לאחר מכן, הסירו את הפלטה העליונה והוציאו דיסקית בקוטר 16 מילימטר מהלוח האגרונומי (agro slab). עבור כל דגימת באר, נקבו חור בדיסקית שבו תמוקם הדגימה. הניחו את הדיסקיות המוכנות בבארות של פלטת 24 בארות.לאחר מכן, דחפו מבני רקמה בעובי 2.25 millimeter ובקוטר five millimeter לתוך כל אחד מתושבי הג'ל. הדגימה צריכה לבלוט מהחלק העליון של כל תושב aeros. לאחר מכן, הוסיפו 1.5 milliliters של מצע גידול לכל באר והחזירו את המכסה.לאחר מכן, החזירו את הפלטה לאינקובטור עד למועד טעינת הדגימות. כדי להתחיל בהפעלת עומס מכני על מבני הרקמה, הצמידו את פלטת האלומיניום לתא העומס (load cell) וצמידו מכל פלטינה סטרילי לבמה האנכית בכל עת. יש להפעיל את האינקובטור בתנאי לחות נמוכה כדי למנוע כשל במכשיר.בשלב הבא, הפעילו את בקר מנוע הפסעות (stepper motor) ואת המחשב. פתחו את תוכנית המשתמש של טכנולוגיית המיקום המתקדמת ועברו ללשונית הבקרה הגרפית בשני המסכים. לחצו על כפתור ה-home zero כדי לשלוח את שני מנועי הפסעות לנקודת האפס, המוגדרת כמיקום העליון והימני ביותר.הכינו את הדגימות לטעינה על ידי הסרת חלק מהמצע מכל באער כדי למנוע גלישה במהלך הטעינה המכנית. לאחר מכן, הניחו את הפלטה בעלת 24 הבאערים בתוך הביוריאקטור ויישרו אותה בזהירות עם הפלטינה באמצעות ארבעה ממתקני מיקום קינמטיים מתכווננים, וודאו שהפלטה מיושרת. בצעו שטיפה (Flush) באמצעות החלק הקדמי של בסיס הביוריאקטור בלשונית הבקרה הגרפית.בצעו כיוונון עדין ידני של היישור על ידי לחיצה על תיבת המיקום כדי להזיזו אופקית. כאשר הפלטה מיושרת עם בארי הלוחית, התחילו להוריד את הפלטה עד למגע ראשוני עם הדגימות.ברגע שהגעתם לעמדת ההתחלה, עברו ללשונית רצף התנועה (move sequencer) וטענו את רצף התנועה הרצוי על ידי לחיצה על load, או צרו תוכנית משלכם כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט המצורף לסרטון זה. לאחר מכן, לחצו על run כדי להתחיל את התוכנית. התוכנה תנחה את המנועים להחיל את משטר ההתנייה הרצוי על הדגימות.בסיום התוכנית, הרם ידנית את הפלטה כך שתהיה מעל החלק העליון של פלטת תרבית הרקמה. לאחר מכן, הוצא את פלטת 24 הגלגלים מהביוראקטור והחלף את המצע. לבסוף, הסר בזהירות את הפלטינה מתא השקילה (load cell) וכבה את המכשירים.לשימוש בביוראקטור הבי-אקסיאלי (biaxial) המתואר בסרטון זה הייתה השפעה משמעותית על כמות הגליקוזאמינוגליקנים והקולגן שהופרשו על ידי תאים בתוך מבני רקמה מהונדסים. התנאי (Conditioning) התבצע חמישה ימים בשבוע, במשך שלוש שעות ליום, עם 10% compression strain ו-5% shear strain בתדר של 1Hz. לאחר 30 ימי תרבית, כמות הגליקוזאמינוגליקנים והקולגן שהופרשו על ידי כונדרוציטים שנחשפו לעומס בי-אקסיאלי הייתה גבוהה משמעותית מזו של דגימות הביקורת. עומס יוני-אקסיאלי (Uniaxial) הגביר באופן משמעותי רק את כמות הגליקוזאמינוגליקנים.בנוסף, טעינה דו-צירית יצרה מבנים עבים יותר, אך לא הראתה השפעה על גמישות המבנים. בשימוש בפרוטוקול מינון זה, לאחר 30 ימים של התנייה ותרבית, נצבעו חתכים רוחביים של מבני הרקמה עם סממנים טיפוסיים של סחוס, כולל ספרון כחול וקולגן מסוג שני. שלוש הקבוצות השונות כוללות ללא התנייה, טעינה חד-צירית וטעינה דו-צירית.בעוד שכל הקבוצות מראות צביעה חיובית ל-alium Blue ו-Saffron O, הדגימות שהועמסו באופן דו-צירי (bi-axial) מראות כמויות מוגברות של קולגן מסוג 2 בהשוואה לדגימות ללא העמסה ולדגימות שהועמסו באופן חד-צירי (uni-axial). לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו ניתן להחיל עומסים חד-ציריים או דו-ציריים על מבנים של רקמה מהונדסת בשלבי התפתחות.

design-biaxial-mechanical-loading-bioreactor-for-tissue

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

הקבוצה שלנו פיתחה תרבות bioreactor מערכת המחקה את מדגיש pulsatile פיזיולוגיות של מערכת הלב וכלי הדם להתחדש מושתלת בקוטר קטן שתלי כלי דם.

הנדסה ביולוגית המבוססת דם שתלי שימוש bioreactor pulsatile

Bioreactor לחץ מחזורית מסוגל להעמיד שסתום רקמת לב לתנאי הלחץ פיזיולוגיים ופתולוגיים תוכנן. תוכנית LabVIEW מאפשר למשתמשים לשלוט על גודל הלחץ, משרעת ותדירות. מכשיר זה יכול לשמש כדי לחקור את mechanobiology של רקמת לב שסתום או תאים בודדים.

עיצוב של bioreactor לחץ על מחזורי Ex Vivo מחקר של מסתמי הלב אבי העורקים

פיגומים Electrospun יכול להיות מעובד הייצור עבור יישומים הנדסת רקמות. כאן אנו מתארים שיטות ספינינג פיגומים מורכבים (על ידי ספינינג רצופים), להכנת פיגומים עבים יותר (על ידי שכבות רב באמצעות אדי חום או חישול), להשגת עקרות (ייצור מזוהם או פירסום הייצור עיקור) ו להשגת תכונות ביומכניים המתאימים.

Postproduction עיבוד Fibres Electrospun עבור הנדסת רקמות

אנו מציגים במאמר זה פלטפורמה חדשני מתיחה שיכול לשמש כדי לחקור את תגובות תא בודדות לעיוות מכאנית biaxial איזוטרופי מורכב ולכמת את התכונות מכאניות של רקמות ביולוגיות.

פלטפורמה חדשני מתיחה עבור יישומים בתאים והרקמות mechanobiology

בעבודה זו אנו מציגים טכניקה לייצור מהיר של רקמות כלי דם חיות על ידי תרבית ישירה של קולגן, תאי שריר חלק ותאי אנדותל. בנוסף, מתואר פרוטוקול חדש לאפיון מכני של רקמות כלי דם מהונדסות.

הנדסת ג&#39;ל קולגן Cellularized 3D לשחזור רקמות וכלי דם

כאן אנו מציגים פרוטוקול לפתח מכונה טעינה uniaxial טהור. היבטים קריטיים עיצוב מועסקים כדי להבטיח תוצאות בדיקה לשחזור ומדויקים.

יישום של עיצוב היבטים בפיתוח מכונות העמסה Uniaxial

תלת-מימדי גירוי מכני מכאני מערכת ביוריאקטור הוא ביווריקטור אידיאלי עבור הבחנה מסוימת של הבידול בתאי גזע הנגזר גיד והיווצרות גיד ניאו.

החלת גירוי מכני תלת מימדי ביוריאקטור מערכת לגרום לבידול Tenogenic של תאי גזע הנגזר גיד

מטרת הפרוטוקול הזה היא לבצע תרבות משותפת דינמית של מקרופאגים אנושיים ומיופיברובלסטים בפיגומי אלקטרו-ספון צינוריים כדי לחקור התחדשות רקמות מונחית חומרים, באמצעות ביו-ריאה המאפשרת ניתוק של לחץ גיסת ומתיחות מחזוריות.

ביו-ריאקטור רב-שלבי להערכת היכולת הדלקתית וההתחדשותית של ביו-חומרים תחת זרימה ומתיחות

רקמות לב תלת-ממדיות שהונדסו ביולוגית באמצעות קרדיומיוציטים שמקורם בתאי גזע התגלו כמודלים מבטיחים לחקר שריר הלב האנושי הבריא והחולה במבחנה תוך שחזור היבטים מרכזיים של נישת הלב הטבעית. כתב יד זה מתאר פרוטוקול לייצור וניתוח רקמות לב מהונדסות בעלות תוכן גבוה שנוצרו מקרדיומיוציטים פלוריפוטנטיים המושרים על ידי תאי גזע המושרים על ידי בני אדם.

תכנון ביוריאקטור לשיפור איסוף הנתונים והפקת מודלים של רקמות לב מהונדסות

פרוטוקול זה מציג את ההתקנה והתפעול של ביוריאקטור מודפס תלת-ממדי שפותח לאחרונה עבור תרבית ex vivo של כלי דם בזילוח. המערכת תוכננה להיות מאומצת בקלות על ידי משתמשים אחרים, מעשית, במחיר סביר וניתנת להתאמה ליישומים ניסיוניים שונים, כגון ביולוגיה בסיסית ומחקרים פרמקולוגיים.

אקס ויוו תרבית זילוח של כלי דם גדולים בביוריאקטור מודפס בתלת-ממד

למדו כיצד לעצב ביוריאקטור טוען מכני דו-צירי להנדסת רקמות סחוס. השיטה מספקת גירויים ביופיזיים לתאים בתלת ממד ומשפרת את תכולת הקולגן והגליקוזאמינוגליקנים לפני השתלה.

עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות

גלה סרטונים נוספים