Name: תלת ממדי טכנולוגיה Biomimetic: רומן Biorubber יוצר מוגדרת מיקרו מאקרו בקנה מידה ארכיטקטורות ב הידרוג קולגן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 7 s
Description: למד טכניקת ביופריקציה חדשנית ליצירת שכבות קולגן תלת-ממדיות המחקות את המבנה והתכונות המכניות של רקמות ביולוגיות. השיטה משתמשת בחומר מוקרב BSA rubber להעתקת מיקרוגיאומטריה של רקמות בדיוק גבוה.

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 NIH-NIDCR IRO1DE019355 (MJ Yost, PI) ו-NSF-EPSCoR (EPS-0903795).

<ol><li>Kundu, J., Pati, F., Hun Jeong, Y., Cho, D. W., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKundu%2C+J+%22Biofabrication%22">Biofabrication</a>. Forgacs, G. abor, Sun, W. ei , William Andrew Publishing. 23-46 (2013).</li>
<li>Vats, A., Tolley, N. S., Polak, J. M., Gough, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaffolds+and+biomaterials+for+tissue+engineering%3A+a+review+of+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Otolaryngol%22%5BJournal%5D)">Scaffolds and biomaterials for tissue engineering: a review of clinical applications.</a> Clin. Otolaryngol. 28, 165-172 (2003).</li>
<li>Chan, B. P., Leong, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaffolding+in+tissue+engineering%3A+general+approaches+and+tissue-specific+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Spine+J%22%5BJournal%5D)">Scaffolding in tissue engineering: general approaches and tissue-specific considerations.</a> Eur Spine J. 17, s467-s479 (2008).</li>
<li>Salerno, A., Di Maio, E., Iannace, S., Netti, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tailoring+the+pore+structure+of+PCL+scaffolds+for+tissue+engineering+prepared+via+gas+foaming+of+multi-phase+blends%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Porous+Mater%22%5BJournal%5D)">Tailoring the pore structure of PCL scaffolds for tissue engineering prepared via gas foaming of multi-phase blends.</a> J. Porous Mater. 19, 181-188 (2011).</li>
<li>Hasan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+scaffolds+for+tissue+engineering+of+vascular+grafts%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts.</a> Acta Biomater. 10, 11-25 (2014).</li>
<li>Huang, Z. -M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+polymer+nanofibers+by+electrospinning+and+their+applications+in+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Compos.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites.</a> Compos. Sci. Technol. 63, 2223-2253 (2003).</li>
<li>Sell, S. A., McClure, M. J., Garg, K., Wolfe, P. S., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+of+collagen%2Fbiopolymers+for+regenerative+medicine+and+cardiovascular+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug.+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Electrospinning of collagen/biopolymers for regenerative medicine and cardiovascular tissue engineering.</a> Adv. Drug. Deliv. Rev. 61, 1007-1019 (2009).</li>
<li>Zheng, W., Zhang, W., Jiang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+Collagen+Nanofibrous+Materials+for+Bone+Tissue+Engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Eng.+Mater%22%5BJournal%5D)">Biomimetic Collagen Nanofibrous Materials for Bone Tissue Engineering.</a> Adv. Eng. Mater. 12, B451-B466 (2010).</li>
<li>Cao, H., Kuboyama, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biodegradable+porous+composite+scaffold+of+PGA%2Fbeta-TCP+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">A biodegradable porous composite scaffold of PGA/beta-TCP for bone tissue engineering.</a> Bone. 46, 386-395 (2010).</li>
<li>Ankam, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substrate+topography+and+size+determine+the+fate+of+human+embryonic+stem+cells+to+neuronal+or+glial+lineage%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Substrate topography and size determine the fate of human embryonic stem cells to neuronal or glial lineage.</a> Acta Biomater. 9, 4535-4545 (2013).</li>
<li>Bose, S., Vahabzadeh, S., Bandyopadhyay, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+tissue+engineering+using+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Today%22%5BJournal%5D)">Bone tissue engineering using 3D printing.</a> Mater. Today. 16, 496-504 (2013).</li>
<li>Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., Dubruel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+trends+and+limitations+in+hydrogel-rapid+prototyping+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A review of trends and limitations in hydrogel-rapid prototyping for tissue engineering.</a> Biomaterials. 33, 6020-6041 (2012).</li>
<li>Yost, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+tubular+scaffold+for+cardiovascular+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">A novel tubular scaffold for cardiovascular tissue engineering.</a> Tissue Eng. 10, 273-284 (2004).</li>
<li>Habeeb, A. J., Hiramoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reaction+of+proteins+with+glutaraldehyde%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Biochem+Biophys%22%5BJournal%5D)">Reaction of proteins with glutaraldehyde.</a> Arch Biochem Biophys. 126, 16-26 (1968).</li>
<li>Tanford, C., Buzzell, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Viscosity+of+Aqueous+Solutions+of+Bovine+Serum+Albumin+between+pH+4.3+and+10.5%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">The Viscosity of Aqueous Solutions of Bovine Serum Albumin between pH 4.3 and 10.5.</a> J. Phys. Chem. 60, 225-231 (1956).</li>
<li>Yadav, S., Shire, S. J., Kalonia, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscosity+analysis+of+high+concentration+bovine+serum+albumin+aqueous+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Pharm+Res%22%5BJournal%5D)">Viscosity analysis of high concentration bovine serum albumin aqueous solutions.</a> Pharm Res. 28, 1973-1983 (2011).</li>
<li>Tobitani, A., Ross-Murphy, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+intrinsic+viscosity+of+polyelectrolytes+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+Int%22%5BJournal%5D)">The intrinsic viscosity of polyelectrolytes revisited.</a> Polym. Int. 44, 338-347 (1997).</li>
<li>Arakawa, T., Timasheff, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+protein+solubility%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Theory of protein solubility.</a> Methods Enzymol. 114, 49-77 (1985).</li>
<li>Migneault, I., Dartiguenave, C., Bertrand, M. J., Waldron, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutaraldehyde%3A+behavior+in+aqueous+solution%2C+reaction+with+proteins%2C+and+application+to+enzyme+crosslinking%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Glutaraldehyde: behavior in aqueous solution, reaction with proteins, and application to enzyme crosslinking.</a> Biotechniques. 37, 790-796 (2004).</li>
<li>Burmeister, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glutaraldehyde+cross-linked+glutamate+oxidase+coated+microelectrode+arrays%3A+selectivity+and+resting+levels+of+glutamate+in+the+CNS%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Chem+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Glutaraldehyde cross-linked glutamate oxidase coated microelectrode arrays: selectivity and resting levels of glutamate in the CNS.</a> ACS Chem Neurosci. 4, 721-728 (2013).</li>
<li>Chatterji, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gelatin+with+hydrophilic%2Fhydrophobic+grafts+and+glutaraldehyde+crosslinks%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Gelatin with hydrophilic/hydrophobic grafts and glutaraldehyde crosslinks.</a> J. Appl. Polym. Sci. 37, 2203-2212 (1989).</li>
<li>Freije, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemically+modified%2C+immobilized+trypsin+reactor+with+improved+digestion+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22J+Proteome+Res%22%5BJournal%5D)">Chemically modified, immobilized trypsin reactor with improved digestion efficiency.</a> J Proteome Res. 4, 1805-1813 (2005).</li>
<li>Cunha-Filho, M. S., Alvarez-Lorenzo, C., Martinez-Pacheco, R., Landin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature-sensitive+gels+for+intratumoral+delivery+of+beta-lapachone%3A+effect+of+cyclodextrins+and+ethanol%5BTitle%5D)+AND+%22ScientificWorldJournal%22%5BJournal%5D)">Temperature-sensitive gels for intratumoral delivery of beta-lapachone: effect of cyclodextrins and ethanol.</a> ScientificWorldJournal. 2012, 126723(2012).</li>
<li>Basak, R., Bandyopadhyay, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encapsulation+of+hydrophobic+drugs+in+Pluronic+F127+micelles%3A+effects+of+drug+hydrophobicity%2C+solution+temperature%2C+and+pH%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Encapsulation of hydrophobic drugs in Pluronic F127 micelles: effects of drug hydrophobicity, solution temperature, and pH.</a> Langmuir. 29, 4350-4356 (2013).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

Biofabrication הוא שדה רב תחומית ביותר שבו עקרונות הביולוגיה וההנדסה למזג ליצור בחומרים מורכבים המחקות רקמות הילידים. כדי להשיג זאת, יש צורך לפתח טכניקות להשתמש במידע שנאסף רקמות in vivo ולתרגמו פיגום חוץ גופית. בדרך זו, פלטפורמה יכולה להיות מהונדסת דומה המאפיינים האדריכליים, פונקציונליים, מכאניים של רקמת vivo. חומר הפיגומים האופטימלי צריך להחזיק מאפיינים מסוימים, כגון להיות ביולוגי, לחקות את התכונות המכאניות של הרקמות של עניין, להיות מסוגל שפלה נשלטה, מ...

בתחום הנדסת רקמות היכולת לפברק פיגומי רקמות היא חיונית. פיגום רקמות מתאים יש מבנה 3D, מורכב מחומרים ביולוגיים, ומחקתי באדריכלות רקמות vivo כדי להקל צמיחת תאים ורקמות שיפוץ. פיגום זה חייב לאפשר הובלה של חומרים מזינים ו הרחקת פסולת 1-4. אחד מכשולים העיקרי בייצור של פיגומים אלה הם היכולת לשחזר תכונות גיאומטריות ספציפיות לחומר ביולוגי. כמה טכניקות biofabrication דווחו לשלוט בתכונות הגיאומטריות של פיגומים אלו, דוגמאות הם electrospinning 5-8, ממס ליהוק 9, stereolithography 10, ו 3D-הדפסת 11, בין יתר. טכניקות אלו נופלים במתן העברה קל יחסית של מאפיינים אדריכליים פנימיים וחיצוניים לשליטה, הם יקרים, מוגבלים על ידי רזולוצית printability שלהם ( <em<html> &gt; למשל, מד זרבובית, הגבלת חומר), או לדרוש טכניקות שלאחר ייצור הדורש תקופה ארוכה של הזמן לייצר פיגומי קיימא 12. במערכות ייצור מסחריות רבות, יצירת חללים פנימיות, ערוצים, ותכונות מושגות באמצעות חול או חומרים נשלפים או הקרבה מתאימים אחרים. חלק המתכת או הפלסטיק נוצר סביב עובש החול, והפעם הוא הקרושה, בחול מוסר. ב הרבה באותו אופן, את הדור הבא של חומרים ביולוגיים צריך המקבילה biosand. לכן, גומי BSA פותח כתחליף biosand. גומי BSA הוא חומר שעוצבה זה מקרוב שמורכב אלבומין בסרום שור crosslinked עם glutaraldehyde. המטרה סופית הוא ליצור מחדש מאפיינים אדריכליים מסוימים לתוך פיגום קולגן מתכלה. המאפיינים של biorubber ההקרבה מקיימת נאמנות ממדים עם העובש של רקמה המקורית מתוארים. התחת = &quot;jove_content&quot;&gt; שילובים כמה ריכוזי BSA ו glutaraldehyde נבדקו באמצעות מגוון של ממיסים. חומר זה נוצר על ידי תגובה בין BSA ו glutaraldehyde. גומי BSA יכול להיות תגובה מוזרקת הגיאומטריות הסבוכות של תבניות רקמות. BSA Crosslinked הוא טריפסין יציב ולעכל בקלות על ידי האנזים בתנאי pH וטמפרטורה קל. לעומת זאת, סוג שלמים שאני קולגן הוא עמיד מאוד לעיכול טריפסין. תכונות אלו מהוונות להסיר את גומי BSA סלקטיבי עוזב את הקולגן מאחור. העבודה נוכחית כללה קביעת הפרמטרים האידיאליים צריכים להשיג עובש יציב שיכול לספק מאפיינים אדריכליים ספציפיים פיגום ביולוגי. התכונות הספציפיות אשר הוערכו כלל mixability, עיכול אנזים, נושאים עומס, ויכולת להיות תגובה מוזרקת לתוך תבנית שלילית. השילוב של BSA 30% ו -3% glutaraldehyde מילוי דרישות אלה. פרוטוקול זה מספק את necessהנחיות האר&quot;י ליצור פיגומים תלת ממדי אלה. אב הטיפוס כולל פיגום קולגן המייצג ארכיטקטורת קנים עם יבוא אחד ושני ערוצי זרימה בקטרים ​​של 4 ו 3 מ&quot;מ, בהתאמה. טכניקה זו יש פוטנציאל לחקות סביבות מיקרו מקרו של הרקמה של עניין. טכנולוגיה זו מספקת טכניקה מעשית לספק מאלפת גיאומטריות ספציפיות חומר מתכלה בתוך קל ומהיר יחסית עם איכות גבוהה, אשר יכול להיות מכוון לחקות את גמישות רקמות vivo ב ומאפיינים אחרים של הרקמה של עניין.

<table><tbody><tr><td>קולגן מסוג I</td><td></td><td></td><td>קולגן המופק מעור עגל</td></tr><tr><td>חומצה הידרוקלורית (HCl)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>תמיסת חיץ פוספט (טבליות PBS)</td><td>MP Biomedical</td><td>U5378</td><td>טבליה אחת ל-100 מ"ל מייצרת 1x PBS</td></tr><tr><td>אלבויום מסרום בקר (BSA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9647</td><td></td></tr><tr><td>Glutaraldehyde</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>G5882</td><td>שדות שומן חזיר רעיל</td></tr><tr><td></td><td></td><td>3090</td><td></td></tr><tr><td>תבניות</td><td></td><td></td> נירוסטה <td>נטחנות באמצעות מכונת מיקרולוט</td></tr><tr><td>ערכת מברשת אוויר</td><td>Central Pneumatic</td><td>47791</td><td></td></tr><tr><td>קצה ערבוב למזרק כפול</td><td>Medmix</td><td>ML2.5-16-LLM</td><td>מערבל, DN2,5X16, 4:1 חום, טבעת</td></tr><tr><td>O קטנה למזרק כפול</td><td>Medmix</td><td>PPB-X05-04-02SM</td><td>בוכנה B, 5 מ"ל, 4:1, PE טבעי</td></tr><tr><td>פקק מזרק כפול&nbsp;</td><td>Medmix</td><td>VLX002-SM</td><td>כובע, 4:1/10:1, PE חום,</td></tr><tr><td>טבעת med Big O למזרק כפול</td><td>Medmix</td><td>PPA-X05-04-02SM</td><td>בוכנה A, 5 מ"ל, 4:1</td></tr><tr><td>מזרק כפול</td><td>Medmix</td><td>SDL X05-04-50M</td><td>מזרק כפול, 5 מ"ל, 4:1</td></tr><tr><td>מתקן מזרק כפול</td><td>Medmix</td><td>DL05-0400M</td><td>, 5 מ"ל, 4:1, רפואי,</td></tr><tr><td>רגיל</td><td></td><td></td><td>3.6 מ"ג/מ"ל - מיצוי מעבדת USC</td></tr><tr><td>20 מ"ל מזרק Luer Lock Tip</td><td>BD</td><td>302830</td><td></td></tr><tr><td>Luer Lock Caps</td><td>Fisher</td><td>JGTCBLLX</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>H4034</td><td></td></tr><tr><td>Gibco Minimum Essential Media 10x (MEM)</td> <td>Life Technologies</td><td>1143-030</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin</td><td>Life Technologies</td><td>27250-018</td><td></td></tr><tr><td>UV Crosslinker&nbsp;</td><td>ספקטרולין UV</td><td>XLE1000</td><td></td></tr><tr><td>נתרן קלוריד (NaCl)</td> <td>פישר</td><td>S271-10</td><td>להכנת מוסקונאס</td></tr><tr><td>אשלגן כלורי (KCl)</td> <td>סיגמא -אולדריץ'</td><td>P5405-250</td><td>להכנת מוסקונאס</td></tr><tr><td>נתרן ביקרבונט (NaHCO3)</td> <td>פישר</td><td>BP328-500</td><td>להכנת מוסקונאס</td></tr><tr><td>גלוקוז</td><td>סיגמא -Aldrich</td><td>G-8270</td><td>להכנה מוסקונאס</td></tr><tr><td>נתרן פוספט דידסיק (NaH2PO4)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S-7907</td> להכנת מסנן סטרילי <td>של Mosconas</td></tr><tr><td>למזרקים</td><td>קורנינג</td><td>431224</td><td></td></tr></tbody></table>

תלת ממדי טכנולוגיה biomimetic: רומן biorubber יוצר מוגדרת מיקרו מאקרו בקנה מידה ארכיטקטורות ב הידרוג קולגן

Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels

פיגומי רקמות לשחק תפקיד מכריע בתהליך התחדשות רקמות. הפיגום האידיאלי חייב למלא מספר דרישות כמו רכב ראוי שיש, מודולוס ממוקד, מאפיינים אדריכליים מוגדרים היטב. Biomaterials כי לשחזר את הארכיטקטורה הפנימית של רקמת in vivo הם חיוניים לחקר מחלות כמו גם כדי להקל על התחדשות של רקמות רכות איבד פגום. טכניקה biofabrication פותחה רומן המשלב מצב הדמיה אמנות, תלת ממדי (3D) הדפסה, ופעילות אנזימטית סלקטיבית כדי ליצור דור חדש של חומרים ביולוגיים למחקר ויישום קליני. החומר שפותח, גומי שור סרום אלבומין, הוא תגובה מוזרקת לתוך תבנית המקיימת תכונות גיאומטריות ספציפיות. חומר הקרבה זה מאפשר ההעברה הנאותה מאפיינים אדריכליים לחומר פיגום טבעי. אב הטיפוס כולל פיגום קולגן 3D עם ערוצי מ&quot;מ 4 ו -3 כי represent ארכיטקטורה מסועפת. מאמר זה מדגיש את השימוש בטכניקת biofabrication זה ההדור של מבנים טבעיים. פרוטוקול זה מנצל תוכנה בעזרת מחשב (CAD) לייצר תבנית מוצקה אשר תהיה תגובה הזריק גומי BSA ואחריו העיכול אנזימטי של הגומי, עוזב המאפיינים האדריכליים שלה בתוך חומר הפיגום.

התוצאות מראה כי טכניקת biofabrication זו יעילה ביצירת פיגומי 3D שיכולים לחקות את הסידור המרחבי לראות רקמות vivo. המאפיינים אדריכליים הם פרמטרים חיוניים עבור יישום הנדסת רקמות, החלו למלא תפקיד מרכזי ביחסי גומלין תא vivo ב והפונקציונלי של הרקמה. העקביות mixability של גומי BSA היה פרמטר חשוב בייצור גומי BSA כי היא הומוגנית, והוא מסוג...

טכניקת ייצור ביולוגי חדשנית פותחה כדי להנדס מבנים תלת מימדיים הדומים לתכונות האדריכליות, הרכיבים והתכונות המכניות של רקמת in vivo. טכניקה זו כוללת חומר קורבן שפותח לאחרונה, גומי BSA, המעביר תכונות מרחביות מפורטות, ומשחזר את ארכיטקטורות in vivo של מגוון רחב של רקמות.

תלת ממדי טכנולוגיה Biomimetic: רומן Biorubber יוצר מוגדרת מיקרו מאקרו בקנה מידה ארכיטקטורות ב הידרוג קולגן

Tissue scaffolds play a crucial role in the tissue regeneration process. The ideal scaffold must fulfill several requirements such as having proper ...

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא להנדס פיגומים תלת-ממדיים מקולגן שיכולים לדמות את המאפיינים הארכיטקטוניים, ההרכב והתכונות המכניות של רקמה in-vivo. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום הנדסת הרקמות, כגון אינטראקציות בין תאים ל-ECM, השפעתם של מאפיינים ארכיטקטוניים על יצירת רקמות מהונדסות, פיתוח תחליפי רקמה, ועוד. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מספקת הליך בר-ביצוע לשחזור נאמן של המיקרו-גאומטריה של תעלות ומסלולי זרימה פנימיים בחומר מתכלה ביולוגית.את הפרוצדורה תדגים ורוניקה רודריגז-ריברה, עמיתת פוסט-דוקטורט במעבדתי. יש לאחסן את החומרים המשמשים להכנת גומי ה-BSA ולשמור עליהם בקירור עד למועד השימוש, כדי שגומי ה-BSA לא יתקשה בטרם עת. סטריליות היא גם היא חשובה מאוד בפרוצדורה זו.ראשית, יש לעקר את המפיץ. במנדף שאינו מיועד לתרביות תאים, פריסו את טבעות ה-O, את המזרק, את המכסה שלו, את קצה הערבוב ואת המפיץ ביחס של ארבעה לאחד. עקרו חומרים אלו באמצעות UV למשך 30 דקות.ראשית, הברגו יחד את שני חלקי התבנית מנירוסטה וחברו את ה-Luer lock. לפני הרכבת המפיץ, רססו את הפיפטות והריאגנטים ב-70% ethanol לפני הכנסתם למנדף. תחילה חברו את מכסה הקצה למחזיק התמיסה.בשלב הבא, טענו את תמיסת ה-30% BSA לתא הגדול מבלי לזהם את התא השני. השאירו מקום מספיק לחיבור של טבעת ה-O. לאחר מכן, טענו את תא הפילוג הקטן בגלוטראלדהיד בריכוז של שלושה אחוזים וחברו טבעת O נוספת.כעת, חברו את המזרק למפיץ. לאחר מכן, הטו את המכלול כך שהפקק יהיה למעלה, והחליפו את הפקק בקצה ערבוב (mixing tip). לאחר מכן, הקישו בעדינות על הדפנות כדי לאפשר לבועות האוויר לעלות למעלה.בשלב הבא, מקמו את המפיץ בתוך שקית שעברה עיקור (אוטוקלאב) כדי לאסוף את תמיסת הפליטה. בתוך השקית, כאשר המפיץ במצב זקוף, התיזו כמות קטנה של תמיסה כדי להוציא את כל האוויר מהמזרק. הסרת האוויר היא חשובה מאוד.לאחר מכן, חברו במהירות את חיבור ה-Luer lock של תבנית ה-Y מפלדת אל-חלד לקצה המזרק. כעת, כאשר התבנית ביד הלא-דומיננטית, התיזו לסירוגין תמיסה אל תוך פתחי הפליטה השמאלי והימני של תעלות הזרימה. לחצו על פתחי הפליטה, ובכך מלאו את החללים הפנימיים בתמיסה.לאחר מכן, מקמו את התבנית באופן אופקי והזריקו לתוכה תמיסה נוספת עד שחצי מנפח המפיץ נוצל. כעת יש להניח את התבנית בתוך צלחת, לעטוף אותה ב-parafilm ולאחסן בטמפרטורה של 4 °C למשך הלילה. פרוצדורה זו מותאמת לארבעה גרמים של קולגן מחומץ.יש לשמור בקירור עד לשימוש. לאחר ששוקל הקולגן, יש לעקר את התמיסה באמצעות קרינת גמא. כהכנה, הכין תמיסת HEPES 0.2 נורמלית טרייה במים.לאחר מכן, העבירו את התוכן למבחנה קונית של 50 milliliter. התאימו את ה-pH לערך תשעה באמצעות נתרן הידרוקסיד מרוכז. הקפידו לבצע סטריליזציה של המנדף באמצעות UV ואוטוקלביזציה של הפינצטה, השפכטל והסקלפל.בתוך תא המגורה, ערבבו 1.5 milliliters של תמיסת ה-HEPES עם 1.5 milliliters של 10x MEM. שמרו תערובת זו על קרח. כמו כן, קררו פלטה של 12 בארות ומזרק של 20 milliliters במקפיא למשך 10 דקות.לשימור סטריליות מוגברת, רססו את המבחנות והצלחות הרלוונטיות ב-70% ethanol לפני הצבתן במנדף. רססו את צלחת התבניות והכניסו אותה למנדף. לאחר מכן, הוציאו את תבניות הגומי של ה-BSA באמצעות פינצטה.לאחר מכן, חתכו את תעלולי הפליטה מהתבנית באמצעות סכין מנתחים. בשלב הבא, ערבבו קצרה בתחומי וורטקס את תערובת ה-HEPES-MEM והוסיפו מיליליטר אחד לקולגן. לאחר מכן, ערבבו היטב את התמיסה בעזרת שפכטל סטרילי.בצעו ערבוב קצר במכשיר vortex, והעבירו במהירות את התמיסה למזרק קר של 20 milliliter. כעת, תוך קיבוע הגומי של ה-BSA בתוך הבאר, פזרו מחצית מתמיסת ההידרוג'ל של הקולגן לתחתית הבאר. לאחר מכן, בעזרת פינצטה, מקמו את התבנית כך שקצות הכניסה והיציאה של הגומי נוגעים בדפנות הבאר.לאחר מכן, כסו את התבנית בהידרוג'ל קולגן. כעת, אטמו את הבאר באמצעות parafilm, והכניסו את הפלטה לאינקובטור בטמפרטורה של 37 °C. המתינו שעה אחת עד שהקולגן יפולימריז.במהלך זמן זה, השאירו את תאורת ה-UV במנדף דולקת. כמו כן, הגדירו את מכשיר הקישור הצולב ב-UV לספק 630,000 microjoules per square centimeter. כעת, רססו את הידיים המכוסות בכפפות ב-70% ethanol, הכניסו את הפלטה עם התבניות המכוסות בקולגן אל מכשיר הקישור הצולב, והתחילו את תהליך ההקרנה.לאחר ההקרנה, רססו שוב את הכפפות והוציאו את הפלטה מהצולב (crosslinker). לאחר מכן, בעזרת שפכטל סטרילי, הוציאו את הג'ל מהבאר, הפכו אותו וצולבו את תחתית ההידרוג'ל. לאחר מחזור הצליבה האחרון, המשיכו לעיכול אנזימטי.כדי להסיר את גומי ה-BSA מבלי להפריע לפיגום הקולגן, השתמש בתמיסת trypsin סטרילית בריכוז 0.25% ב-pH 7.8 וסנן אותה דרך מסנן של 0.20 מיקרון. העבר כמות מספקת של תמיסת trypsin מסוננת לשפופרת קונית חדשה של 50 מיליליטר. לאחר מכן, העבר את הידרוג'ל הקולגן לשפופרת הקונית המכילה את תמיסת האנזים.וודאו שההידרוג'ל מכוסה לחלוטין בתמיסה. אטמו את המבחנה באמצעות parafilm, וערבבו אותה בעזרת vortex בעדינות למשך כדקה. לאחר מכן, דגרו את המבחנה בטמפרטורה של 30 °C והמתינו עד לסיום העיכול למשך 15 עד 24 שעות.במהלך ארבע השעות הראשונות, הוצא את המבחנה בכל 15 עד 30 דקות ובצע ערבוב עדין במכשיר vortex כדי לסייע בהשלמת עיכול הגומי של ה-BSA. למחרת, העיכול נחשב למלא כאשר לא נותר גומי צף בתמיסה או שאין שברים של הגומי בתוך ההידרוג'ל. כעת, החלף את תמיסת ה-trypsin בתמיסת Mosconas סטרילית, והשאר את המבחנה בערבוב בטמפרטורה של 4 °C למשך 30 דקות.בהמשך, שאבו את תמיסות ה-Mosconas וחזרו על שלב זה פעמיים נוספות כדי לנקות לחלוטין את פיגום הקולגן. מספר רב של בדיקות שימשו לאופטימיזציה של השימוש ב-biorubber והן מתוארות בפירוט בפרוטוקול הטקסט. באמצעות הפרוטוקול האופטימלי ושלוש חלקי תבנית מוצקה, יוצרו והיבחנו בפירוט הידרוג'לים של קולגן.תבנית ה-Y הדרושה יוצרה במכונת Microlution. לתבנית ה-Y הוזרקו 30%BSA ושלושה אחוזים glutaraldehyde, אשר הגיבו למשך לילה בטמפרטורה של 4 °C. לאחר מכן, גומי ה-BSA נוצק עם הקולגן וחומם ל-37 °C למשך שעה.הגומי עבר עיכול אנזימטי במשך 15 שעות, מה שהחליש אותו עד לרמה שבה הוא התנתק מבלי להשפיע על הגאומטריה של הידרוג'ל הקולגן. תעלת הכניסה ברוחב ארבעה מילימטרים שיוצרה על ידי התבנית נמדדה באמצעות קליפר ונמצאה כארבעה מילימטרים בדיוק בהידרוג'ל הקולגן. בבדיקת יציבות התבנית, נמצא כי ניתן להנדס באופן מהימן ממדים קטנים עד כדי 300 microns.בנוסף, הפיגומים נבדקו לנוכחות של שאריות גלוטראלדהיד לאחר שטיפות Mosconas, ולא נמצאו שאריות. לאחר צפייה בסרטון זה, צריכה להיות לכם הבנה טובה של אופן ייצור פיגומי קולגן תלת-ממדיים בעלי פוטנציאל לחקות גאומטריות in-vivo. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות נוספות המשלימות טכניקה זו, כגון יצירת מודלים תלת-ממדיים של רקמות in-vivo וייצור תבניות עם מאפיינים ארכיטקטוניים ספציפיים, כדי לענות על שאלות נוספות.לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום הנדסת הרקמות לבחון את האינטראקציה בין מאפיינים ארכיטקטוניים פנימיים ומרכיבי המטריקס לבין תאים במודלים in-vitro.

three-dimensional-biomimetic-technology-novel-biorubber-creates

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

Bioprinter שימש ליצירה הידרוג דוגמת המבוסס על תבנית עולה. עובש poloxamer היה backfilled עם הידרוג'ל שני ולאחר מכן eluted, ומשאיר חללים שהיו מלאים בידרוג'ל שלישי. שיטה זו משתמשת elution המהיר וטוב של printability poloxamer לייצר ארכיטקטורות מורכבות מbiopolymers.

הדפסת תבניות היפוך Thermoresponsive ליצירת בדוגמת הידרוג דו רכיבים-תרבות תאי 3D

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

יצירת מיקרו-רקמות פונקציונליות בתוך מכשירים מיקרופלואידיים דורשת ייצוב של פנוטיפים של תאים על ידי התאמת טכניקות תרבית תאים מסורתיות לממדים המרחביים המוגבלים במיקרו-מכשירים. שינוי הקולגן מאפשר שקיעה שכבה אחר שכבה של מכלולי קולגן דקים במיוחד שיכולים לייצב תאים ראשוניים, כגון הפטוציטים, כמודלים של רקמות מיקרופלואידיות.

קולגן שכבת הפקדת-ידי שכבה במכשירי microfluidic לMicrotissue ייצוב

מדפסת ביולוגית קרטזית תוכננה ויוצרה כדי לאפשר שקיעה מרובת חומרים בגיאומטריות מדויקות הניתנות לשחזור, תוך מתן אפשרות לשליטה בגורמים סביבתיים. באמצעות המדפסת הביולוגית התלת מימדית, ניתן להדפיס מבנים מורכבים ובני קיימא ולשכפל אותם בקלות.

כדאיות של מבנים ניידים Bioprinted באמצעות מדפסת הקרטזיאני Dispenser שלוש

קולגן הוא רכיב ליבה של ECM, ומספק רמזים חיוניים מספר תהליכים תאיים החל הגירת בידול ושגשוגם. הניתן כאן הוא פרוטוקול להטבעת תאים בתוך הידרוג קולגן 3D, טכניקה מתקדמת יותר ליצירת מטריצות קולגן אקראי או מיושר באמצעות microchannels PDMS.

הכנת ג&#39;לי 3D קולגן microchannels לחקר אינטראקציות 3D<em&gt; In vivo</em

המוצג כאן הוא שיטה עבור ביופסיה 3D של ג'לטין מתיאקריל.

פרוטוקולים של 3D ביוריטינג ג'לטין הידרוג'ל מבוסס-דיו

פרוטוקול זה מדגים את השימוש בתעלה מיקרופלואידית עם שינוי גיאומטריה לאורך כיוון זרימת הנוזל כדי ליצור מאמץ מאריך (מתיחה) ליישור סיבים בהידרוג'ל קולגן תלת-ממדי (עובי &lt;250 מיקרומטר). היישור המתקבל משתרע על פני מספר מילימטרים ומושפע מקצב המאמץ המתארך.

מיקרו-הנדסה הידרוג'ל קולגן תלת-ממדית עם יישור סיבים לטווח ארוך

מחקר זה מציג אמבט תרחיף תת-מיקרוג'ל κ-carrageenan חדשני, המציג תכונות מעבר הפיכות מדהימות של שיבוש וביטול חסימה. תכונות אלה תורמות לבניית רקמות ואיברים ביומימטיים בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית משובצת. ההדפסה המוצלחת של רקמות דמויות לב/ושט עם רזולוציה גבוהה וצמיחת תאים מדגימה יישומים באיכות גבוהה של הדפסה ביולוגית והנדסת רקמות.

הדפסה ביולוגית משובצת של מבנים דמויי רקמות באמצעות מדיום תת-מיקרוג'ל κ-Carrageenan

הפרוטוקול הבא מציג שיטת שחול מבוססת גזירה לייצור הידרוג'לים של קולגן עם סיבים בדוגמת ננומטר, הניתנת ליישום במגוון רחב של יישומי הנדסת רקמות.

ייצור קולגן בדוגמת ננו-פיברילר להנדסת רקמות

יצירה של מיקרו רקמות באמצעות ג'ל קולגן גלילי, המכונה מודולים, המכילות תאים אשר מוטבעים משטח מצופה בתאי האנדותל.

ייצור של מיקרו-רקמות באמצעות מודולים של קולגן ג&#39;ל התאים המכילים

למד טכניקת ביופריקציה חדשנית ליצירת שכבות קולגן תלת-ממדיות המחקות את המבנה והתכונות המכניות של רקמות ביולוגיות. השיטה משתמשת בחומר מוקרב BSA rubber להעתקת מיקרוגיאומטריה של רקמות בדיוק גבוה.

תלת ממדי טכנולוגיה Biomimetic: רומן Biorubber יוצר מוגדרת מיקרו מאקרו בקנה מידה ארכיטקטורות ב הידרוג קולגן

גלה סרטונים נוספים