כדאיות של מבנים ניידים Bioprinted באמצעות מדפסת הקרטזיאני Dispenser שלוש

המטרה הכוללת של הליך זה היא ליצור מבנים עמוסים בתאים ברי קיימא עם גיאומטריה מורכבת באמצעות ביו-פרינט תלת מימדי. זה מושג על ידי בידוד תאי סטרומה של רקמת שומן אנושית מהתרבית. לאחר מכן, התאים מעורבבים עם דיו ביולוגי מצומד אלגינט מחומצן RGD שהוכן טרי.

בשלב האחרון, התא LA בביו-חומר מוחצן באמצעות הדפסה ביולוגית. בסופו של דבר, מיקרוסקופיה קונפוקלית משמשת לניתוח הכדאיות, ההתפשטות והנדידה של התאים המודפסים ביולוגית. היתרון העיקרי של הליך זה על פני הליכים קיימים, כגון יצירת פיגומים וזריעת תאים, הוא שבעזרת ההליך שלנו, אתה יכול למקם ישירות את התאים ואגרגטים של התאים בדיוק היכן שהם צריכים להיות כדי ליצור את הרקמה.

היום תדגים את ההליך שרה גרייס דניס, סטודנטית לתואר שני מהמעבדה שלי. התחל בזריעת 350,000 תאי סטרומה של רקמת שומן אנושית על בקבוק T 75 מטופל ב-15 מיליליטר של TMEM דל גלוקוז להרחבה באינקובטור תרבית תאים. כאשר התרבות מגיעה לשטף של 80%, הסר את המדיום ושטוף את התאים בחמישה מיליליטר DPBS ללא סידן ומגנזיום.

לאחר מכן דגרו את התאים בחמישה מיליליטר טריפסין ו-DPBS למשך שתי דקות ב-37 מעלות צלזיוס כאשר התאים התנתקו, עצרו את התגובה האנזימטית עם שלושה מיליליטר של מדיום תרבית תאים והעבירו את התאים לצינור חרוטי של 50 מיליליטר. לאחר מכן, צנטריפוגה של התאים והשעיה מחדש של הגלולה בשני מיליליטר של מדיום תרבית תאים. לאחר מכן ספרו את התאים, העבירו 1.3 כפול 10 מתוך ששת התאים לתוך צינור חרוטי של 15 מיליליטר וסובבו שוב את התאים.

השעו את הגלולה במיליליטר אחד של דיו ביו טרי שהוכן מראש, תוך הקפדה על חלוקה הומוגנית, של התאים בכל תמיסת האלגינט המימית. לאחר מכן טען את התאים למדפסת סטרילית תואם מזרק של שלושה מיליליטר והברג קצה פלסטיק סטרילי בגודל 22. עכשיו הפעילו את ההדפס הביולוגי, כל אחד ממחשבי המתקן ואמבט המים המחזורי.

הגדר ידנית את טמפרטורת האמבטיה לארבע מעלות צלזיוס עבור מנגנון ההתאמה ופרמטרי ההדפסה עבור כל מתקן במחשב המתאם. הגדר את נפח החלוקה ל-230 ננוליטר את מספר הצעדים האחוריים לאפס ואת קצב המרפאה ל-10 מיקרוליטר לשנייה. לאחר מכן פתח את תוכנת העיצוב ואת התוכנית לצפייה בתצוגת מצלמת ה-USB במחשב.

לאחר מכן, הזן ידנית את הקואורדינטות עבור מערך חמש על חמש נקודות עם רווח של 2.4 מילימטרים בין הטיפות. שמור את התוכנית ושלח את התוכנית לרובוט. לאחר מכן הניחו ג'לטין טיטניום דו חמצני המכיל צלחת פטרי על שלב המדפסת של ארבע מעלות צלזיוס וסגרו וננעלו את דלת החדר.

באמצעות בקר הלוגיקה הניתן לתכנות, אתחל את מקורות האור האולטרה סגול כדי לעקר את החדר. לאחר 90 שניות, פתח את התא וטען את המזרק המכיל את מתלה תאי הסטרומה של רקמת השומן האנושית לתוך אקדח אחד סגור ונעל את דלת התא והשתמש בבקר הלוגיקה הניתן לתכנות כדי להפעיל את מערכת המאווררים. המתן 30 שניות עד שהלחץ הפנימי יתאזן ולאחר מכן הפעל את התוכנית המכילה את המסלול הגיאומטרי ופרמטרי ההדפסה לאורך תהליך ההדפסה.

צפה בתצוגת מצלמת ה-USB במחשב כדי לאשר הדפסה מדויקת ואחידה. כדי לכמת את הכדאיות של המבנים המודפסים ביולוגית, טבלו אותם בתמיסת כתמים טרייה. לאחר מכן הכניסו את המבנים למקרר למשך 15 דקות בחושך כדי לאפשר לכתם להתייצב.

לאחר מכן באמצעות תמונת מיקרוסקופ קונפוקלית, המבנים המוכתמים אם התאים נראים צהובים או ירוקים, מסווגים אותם כחיים אם אדומים, התאים מתים. כפי שתוצאות אלה מוכיחות, הדפסה ביולוגית מאפשרת שקיעה של עזרי תאים והידרוג'לים במיקומים תלת מימדיים ספציפיים בצורה מדויקת ועקבית באמצעות תוכנה ממוחשבת. תוכנת המחשב קובעת את המיקום של כל טיפה ושולטת ברבים מהפרמטרים לחלוקה.

אחת הדרישות של טכניקת הדפסה ביולוגית מוצלחת היא שהתאים יישארו ברי קיימא כאן. תאים שהודפסו בדיו ביולוגי אלגיני, כפי שהודגם זה עתה, נותחו שעה ושמונה ימים לאחר ההדפסה, כאשר 98% מהתאים נראו ירוקים וברי-קיימא ביום האפס ו-95% ביום השמיני. כפי שמציין הצביעה האדומה, נצפו מעט תאים מתים בכל אחת מנקודות הזמן המאשרים את התאמתו של הדיו החלופי להדפסה ביולוגית.

יתר על כן, דיו אלגין מצומד RGD משפר את ההצמדה של התאים למבנים המודפסים ומוביל להתפשטות והתפשטות תאים משופרים כפי שכומת בשלושה אזורים נפרדים של ההידרוג'ל על אפס ושמונה. כאן, השוואה של איכות צימוד הפפטיד RGD על דיו ביו של ג'ינט הושוותה לשימוש בדיו ביו של ג'ינט בלבד ביום השמיני. התפשטות התאים שנצפתה בדגימה המוכתמת בג'ינט מצומד RGD הצביעה על שילוב מוצלח של הפפטיד על הג'ינט, תופעה שנעדרה באופן ניכר בדגימות הביו-פרינט הלא מצומדות לאחר פיתוחו.

טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הנדסת הרקמות לחקור ייצור תוסף כאמצעי להרכבת מבנים מהונדסים חיים.