Name: 3D מודפס נקבובי תאית Nanocomposite הידרוג פיגומים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: למד ליצור פיגומי הידרוג'ל ננו-תאית מודפסים בתלת מימד לרפואה רגנרטיבית. הפרוטוקול מדגים מבני נקבוביות הדרגתיים ותכונות מכניות המחקות סחוס טבעי לשיקוץ רקמות.

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

מחקר זה נתמך כלכלית על ידי קנוט וקרן אליס ולנברג (ולנברג עץ מרכז המדע), מועצת המחקר השבדי, VR (Bioheal, להחיות 2016-05709 ולא להחיות 2017-04254).

1. הכנת מבשרי
<ol><li>הכנה של השעיה nanocrystals תאית הערה: בידוד של תאית nanocrystals נעשית על פי הנוהל שדווחו על-ידי מתיו, ואח30.<ol>
<li>17 wt % בתרחיף של תאית nanocrystals ל 2% wt על-ידי הוספת מים כדי להפוך את הנפח הכולל של 2 ל' לערבב ביסודיות באמצעות אולטרה sonication ושימוש אצוות קטנות יותר (250-300 מ ל) עבור ערבוב יעיל מזוקקים.</li>
		<li>עוברים את המתלים sonified דרך מהמגן 10 פעמים, בלחץ של 500-600 בר. בשלב זה, ג'ל שקוף בעובי של 2 wt % תאית nanocrystals מתקבל.</li>
		<li>רכז wt 2% תאית nanocrystals ג'ל ל 11% wt דרך centrifugations ב x 24,500 g עבור ה 1.5 Decant המים בין כל 30 דקות. הערה: הניסוי ניתן להשהות כאן.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנת מטריצה שלבים<ol>
<li>הכן תמיסה הומוגנית של wt 6% alginate נתרן (SA) במים מזוקקים-60 ° C תחת ערבוב רצוף.</li>
		<li>הכן תמיסה הומוגנית של wt 12% ג'לטין (ג'ל) במים מזוקקים-60 ° C תחת ערבוב רצוף. הערה: להתכונן נפח של 20 מ"ל מטריקס פתרונות ולאחסן במקרר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנת crosslinkers<ol>
<li>להכין את הפתרון של 3% wt סידן כלורי במים מזוקקים בטמפרטורת החדר תחת ערבוב רצוף.</li>
		<li>להכין את הפתרון של 3% wt גלוטראלדהיד במים מזוקקים בטמפרטורת החדר תחת ערבוב רצוף. הערה: להתכונן נפח של 50 מ ל פתרונות crosslinking ולאחסן הטמפרטורה בחדר. עיין טבלה של חומרים למידע הספק. ניתן להשהות כאן ניסוי.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. הכנת הידרוג דיו
<ol><li>הכן 40 מ של הידרוג הדיו במיכל פוליסטירן על ידי ערבוב wt 11% CNC, 6 wt % SA ו- wt 12% ג'ל להשיג רטוב (wt %) ההרכב של CNC/SA/ג'ל/מים: 6.87/1.50/1.50/90.12.</li>
	<li>מחממים את התערובת עד 40 ° צלזיוס, לערבב עם מרית עד עיסה חלקה, מתקבל.</li>
	<li>להעביר את התערובת לתוך מזרק 60 מ. להעביר את התערובת דרך סדרה של חרירי עם קטרים שונים לתוך מזרק 60 מ ל אחר, עם העזרה של קלאמפ מכני. חזור על התהליך עד חוטים בצורה חלקה עם הבלטה של הידרוג דיו מתקבלים. להתחיל עם החרירים בקוטר הגדול של 800 מיקרומטר, ואחריו מיקרומטר 600 ו 400 מיקרומטר.</li>
	<li>בעדינות צנטריפוגה (4000 x g) המזרק עם הידרוג דיו כדי להסיר מילוי אוויר לכוד. הערה: הניסוי ניתן להשהות כאן.</li>
</ol>3. מדידה של מאפייני rheological של הידרוג
NTE: לבצע מאפייני rheological באמצעות גאומטריה חלקה של חרוט על צלחת, CP25-2-SN7617, קוטר 25 מ מ, 2 ° הנומינלי בזווית ובגובה הפער 0.05 מ"מ 25 º C.
<ol><li>הפעל את rheometer, מדחס אוויר, תיבת בקרת טמפרטורה. אתחל את התוכנה.</li>
	<li>הר בכלי מדידה rheometer ולהגדיר אפס-gap.</li>
	<li>הבלטת כ 1 מ"ל של הדיו הידרוג על הפלטפורמה rheometer.</li>
	<li>למדוד את צמיגות כפונקציה של שיעור הטיה. בחר את הטווח קצב הטיה מ 0.001 עד 1,000.</li>
	<li>אחרי המדידה נעשית, לנקות את הפלטפורמה rheometer, כלי מדידה. הבלטת 1 מ"ל של הידרוג טריים דיו שוב על הרציף rheometer.</li>
	<li>למדוד אחסון מודולים (G′), אובדן מודולים (G″) כפי פונקציה של גזירה בתדר של 1 הרץ. בחר את הטווח גזירה מ-103 עד 107.</li>
	<li>לאחר השלמת הבדיקות, להעתיק את הנתונים לקובץ טקסט, מגרש עקומות rheological לוגריתמי.</li>
</ol>4. תיק לקראת הדפסה תלת-ממדית
הערה: התוכנה Cura 2.4.0 משמש לעיצוב תלת-ממד פיגומים (20 מ מ3) יש שלושה סוגים של הנקבוביות. 1-המדים הנקבוביות של 0.6 מ"מ, 2 אחידה הנקבוביות של 1.0 מ מ 3-צבע הנקבוביות של טווח 0.5-1 מ מ.
<ol><li>הורד הקובץ stereolithography (stl) של קובייה מוצקה thingsinverse.com, פתח את הקובץ ב Cura.</li>
	<li>לחצו על דגם טעון והעברתו X/Y/Z: 0/0/0 מ מ. לחץ על קנה מידה, בטל את הסימון בתיבה עבור קנה מידה אחיד והגדר את הממדים X/Y/Z: 20/20/20 מ מ. לחץ על סובב וסובב את הקוביה על-ידי 45 ° במישור XY.</li>
	<li>בחלונית ' צד ', זרבובית & חומר, בחר 0.4 מ מ ולהדביק את הפרופיל. בחר Discov3ry מלאה המדפסת.</li>
	<li>בחלונית ' צד ', בחר מותאמת אישית עבור הגדרת הדפסה. בסעיף איכות , הזן 0.2 מ מ עבור כל המקטעים sub. בסעיף מעטפת , הזן 0 מ מ עבור כל המקטעים sub. בסעיף חומר , הזן 26 ° C עבור טמפרטורה, 1 מ מ קוטר, 100% לזרום. בסעיף מהירות , להזין 30 מ מ/s מהירות הדפסה ו- 120 מ מ/s כמו מהירות נסיעה. בסעיף התמיכה , בטל את סימון התיבה עבור תמיכה לזמינה. בסעיף אדהזיה הצלחת לבנות , בחר את החצאית, להזין 3 מ מ כמו חצאית מרחק של 150 מ מ אורך החצאית/ברים מינימום.</li>
	<li>על פיגומים עם גודל הנקבוביות אחיד, הזן 0.6 או 1 מ מ מרחק קו Infill ובחרו תבנית Infill רשת.</li>
	<li>פיגומים נקבוביות הדרגתיות, מיזוג וקיבוץ הכלי משמש. קליק ימני המודל טעון, בחר במספר דגמים, הזינו 2 תעיבק קנה המידה של כל דגם כמו X/Y/Z: 20/20/7 מ"מ. מניחים הדגמים אחד על גבי השני. הזן מרחק קו Infill 0.3, 0.5, 0.7 מ מ התחתון, התיכון ודגם טופ, בהתאמה. בחר כל שלושת הדגמים (Ctrl + A), קליק ימני ולחץ על קבוצת מודלים.</li>
	<li>לשמור את המודלים שבכרטיס בטוח דיגיטלי (SD). Cura לשמור באופן אוטומטי את הקובץ gcode הוא לקריאה על-ידי המדפסת.</li>
</ol>5. 3D הדפסה פיגומים נקבובי
<ol><li>להכניס את הצינור העברה בעל זרבובית, להתחבר אליו 400 זרבובית מיקרומטר. רמת הצלחת לבנות כדי לקבל את המרחק הנכון בין הצלחת לבנות ו זרבובית.</li>
	<li>לטעון את המזרק centrifuged לתוך הדיו וחבר אותו לצד השני של הצינור העברה.</li>
	<li>הכנס את כרטיס ה-SD לתוך המדפסת, בחר נקה מהר ולהתחיל מנקה את הדיו הידרוג עד שהוא מתחיל הבלטה של הצינור. המשך טיהור למשך 2-3 דקות לקבל זרם הומוגנית.</li>
	<li>של כרטיס ה-SD, בחר קבצים שנשמרו עבור פיגומים נקבוביות אחיד ולא הדרגתי ולהתחיל הדפסה. לפקוח עין על שיעור ההבלטה. במידת הצורך, התאם את מהירות וקצב זרימת בהתאם. לשימוש גודל הנקבוביות קטן יותר, מהירות גבוהה יותר בשילוב עם קצב הזרימה נמוך (50 מ מ/s ו-70%). הערה: אל תיגע פיגומים מודפס 3D.</li>
</ol>6. Crosslinking של תלת-ממד מודפס פיגומים
<ol><li>בתום ההדפסה התלת-ממד, בעדינות להוסיף טיפות של wt 3% CaCl2 אל הגרדום עד שיהפוך רטוב לגמרי. המתן 5 דקות.</li>
	<li>להעביר בזהירות רבה לגרדום מהמדפסת במיכל 50 מ ל מלא wt 3% CaCl2. תשאיר את זה בן לילה.</li>
	<li>לשטוף ביסודיות עם מים מזוקקים ולהעביר לגרדום מיכל 50 מ עם 3 wt % גלוטראלדהיד מילוי. תשאיר את זה בן לילה.</li>
	<li>לשטוף ביסודיות ולאחסן לגרדום מודפס 3D במים מזוקקים.</li>
</ol>7. דחיסת בדיקות
הערה: בצע דחיסה בדיקות עם תא מטען N 100 במים ב 37 º C.
<ol><li>למלא את המיכל מצויד דחיסה מועמסת צלחת הבסיס עם 2 ל' מים ולהתחיל מערכת החימום כדי להגיע 37 מעלות צלזיוס.</li>
	<li>לאתחל את התוכנה Bluehill יוניברסל ולהגדיר את שיטת הבדיקה. בחר הדגימה מלבני הגיאומטריה ובחר את האפשרות להזין מידות לפני בדיקת כל דגימה.  הגדר את קצב זן 2 מ"מ/min וסוף תוצאה כמו זן compressive 80% יחד עם כוח N 90.</li>
	<li>באזור ' מידות ', בחר כוח, עקירה, מתח compressive, זן compressive. בחר באפשרות כדי לייצא נתונים כקבצי טקסט להתוויה בעתיד.</li>
	<li>להגדיר נקודת האפס הרחבה באמצעות הפקדים jog להוריד צלחת גלגל נוהג קרוב ככל האפשר ללוחית.</li>
	<li>למדוד ורשום את הממדים של הדגימות להיבדק.</li>
	<li>טמפרטורת המים מגיעה ל- 37 ° C, מניחים את הדגימה על הבסיס.  אבטח את הדגימה על-ידי הזזת את הצלחת גלגל נוהג כך הוא מתחיל לגעת המדגם.</li>
	<li>להזיז את המים הרותחים, כך הצלחות עם באמצע המדגם אותם שקועים בתוך המים.</li>
	<li>הזן מדגם וממדיו. התחל את הבדיקה.</li>
	<li>בתום הבדיקה, קודם להעביר את המים הרותחים למטה ולאחר מכן הרם את הצלחת גלגל נוהג.</li>
	<li>להסיר את הדגימה וחתיכות שלה, אם בכלל, לנקות את הצלחות בשני ולטעון מדגם חדש.</li>
	<li>לאחר כל הדגימות נבדקים, לייצא את הנתונים הגולמיים. מגרש מתח compressive נ' זן compressive עקומות ולקבוע המודולוס המשיק compressive-עומס בערכים של 1-5% ל- 25-30%. הערה: הנח את הקוביה הדרגתי כך כי החורים גדולים יותר מול צלחת הבסיס של נייר מכתבים. תחילה לאבטח לגרדום בין אוחז, ואז התחל/הפסק המדידה.</li>
</ol>

<ol><li>Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., Youngblood, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+nanomaterials+review%3A+structure%2C+properties+and+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites.</a> Chemical Society Reviews. 40 (7), 3941-3994 (2011).</li>
<li>Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocellulose%3A+a+new+ageless+bionanomaterial%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Nanocellulose: a new ageless bionanomaterial.</a> Materials Today. 16 (6), 220-227 (2013).</li>
<li>Chinga-Carrasco, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+and+limitations+of+nanocelluloses+as+components+in+biocomposite+inks+for+three-dimensional+bioprinting+and+for+biomedical+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Potential and limitations of nanocelluloses as components in biocomposite inks for three-dimensional bioprinting and for biomedical devices.</a> Biomacromolecules. 19 (3), 701-711 (2018).</li>
<li>Naseri, N., Poirier, J., Girandon, L., Fröhlich, M., Oksman, K., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3-Dimensional+porous+nanocomposite+scaffolds+based+on+cellulose+nanofibers+for+cartilage+tissue+engineering%3A+tailoring+of+porosity+and+mechanical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Royal+Society+of+Chemistry+Advances%22%5BJournal%5D)">3-Dimensional porous nanocomposite scaffolds based on cellulose nanofibers for cartilage tissue engineering: tailoring of porosity and mechanical performance.</a> Royal Society of Chemistry Advances. 6 (8), 5999-6007 (2016).</li>
<li>Naseri, N., Deepa, B., Mathew, A. P., Oksman, K., Girandon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocellulose-Based+Interpenetrating+Polymer+Network+%28IPN%29+Hydrogels+for+Cartilage+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Nanocellulose-Based Interpenetrating Polymer Network (IPN) Hydrogels for Cartilage Applications.</a> Biomacromolecules. 17 (11), 3714-3723 (2016).</li>
<li>Naseri, N., Mathew, A. P., Girandon, L., Fröhlich, M., Oksman, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+electrospun+nanocomposite+mats+based+on+chitosan-cellulose+nanocrystals+for+wound+dressing%3A+effect+of+surface+characteristics+of+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Porous electrospun nanocomposite mats based on chitosan-cellulose nanocrystals for wound dressing: effect of surface characteristics of nanocrystals.</a> Cellulose. 22 (1), 521-534 (2015).</li>
<li>Xing, Q., Zhao, F., Chen, S., McNamara, J., DeCoster, M. A., Lvov, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+biocompatible+three-dimensional+scaffolds+of+cellulose+microfiber%2Fgelatin+composites+for+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Porous biocompatible three-dimensional scaffolds of cellulose microfiber/gelatin composites for cell culture.</a> Acta Biomaterialia. 6 (6), 2132-2139 (2010).</li>
<li>Nandgaonkar, A., Krause, W., Lucia, L. Fabrication of cellulosic composite scaffolds for cartilage tissue engineering. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNandgaonkar%2C+A+%22Nanocomposites+for+musculoskeletal+tissue+regeneration%22">Nanocomposites for musculoskeletal tissue regeneration</a>. , Elsevier. 187-212 (2016).</li>
<li>Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+3D+printing+and+its+potential+impact+on+biotechnology+and+the+chemical+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Evaluation of 3D printing and its potential impact on biotechnology and the chemical sciences.</a> Analytical Chemistry. 86 (7), 3240-3253 (2014).</li>
<li>Markstedt, K., Mantas, A., Tournier, I., Martínez Ávila, H., Hägg, D., Gatenholm, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+human+chondrocytes+with+nanocellulose-alginate+bioink+for+cartilage+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting human chondrocytes with nanocellulose-alginate bioink for cartilage tissue engineering applications.</a> Biomacromolecules. 16 (5), 1489-1496 (2015).</li>
<li>Sultan, S., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printed+scaffolds+with+gradient+porosity+based+on+a+cellulose+nanocrystal+hydrogel%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">3D printed scaffolds with gradient porosity based on a cellulose nanocrystal hydrogel.</a> Nanoscale. 10, 4421-4431 (2018).</li>
<li>Sultan, S., Siqueira, G., Zimmermann, T., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+nano-cellulosic+biomaterials+for+medical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">3D printing of nano-cellulosic biomaterials for medical applications.</a> Current Opinion in Biomedical Engineering. 2, 29-34 (2017).</li>
<li>Sultan, S., Abdelhamid, H. N., Zou, X., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CelloMOF%3A+Nanocellulose+Enabled+3D+Printing+of+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">CelloMOF: Nanocellulose Enabled 3D Printing of Metal-Organic Frameworks.</a> Advanced Functional Materials. , 1805372-1805384 (2018).</li>
<li>Siqueira, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+Nanocrystal+Inks+for+3D+Printing+of+Textured+Cellular+Architectures%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Cellulose Nanocrystal Inks for 3D Printing of Textured Cellular Architectures.</a> Advanced Functional Materials. 27 (12), 1604619-1604629 (2017).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-in-One+Cellulose+Nanocrystals+for+3D+Printing+of+Nanocomposite+Hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">All-in-One Cellulose Nanocrystals for 3D Printing of Nanocomposite Hydrogels.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (9), 2353-2356 (2018).</li>
<li>Hausmann, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Cellulose+Nanocrystal+Alignment+during+3D+Printing%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Cellulose Nanocrystal Alignment during 3D Printing.</a> ACS Nano. 12 (7), 6926-6937 (2018).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+assembly+of+cellulose+nanocrystals+during+drying+and+redispersion%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanoscale assembly of cellulose nanocrystals during drying and redispersion.</a> ACS Macro Letters. 7 (2), 172-177 (2018).</li>
<li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+tissues+and+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of tissues and organs.</a> Nature Biotechnology. 32 (8), 773-785 (2014).</li>
<li>Pati, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Printing+three-dimensional+tissue+analogues+with+decellularized+extracellular+matrix+bioink%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+communications%22%5BJournal%5D)">Printing three-dimensional tissue analogues with decellularized extracellular matrix bioink.</a> Nature communications. 5, 3935(2014).</li>
<li>Xia, Z., Jin, S., Ye, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+and+organ+3D+bioprinting%5BTitle%5D)+AND+%22SLAS+TECHNOLOGY%3A+Translating+Life+Sciences+Innovation%22%5BJournal%5D)">Tissue and organ 3D bioprinting.</a> SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. 23 (4), 301-314 (2018).</li>
<li>Zhang, Q., Lu, H., Kawazoe, N., Chen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pore+size+effect+of+collagen+scaffolds+on+cartilage+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Pore size effect of collagen scaffolds on cartilage regeneration.</a> Acta Biomaterialia. 10 (5), 2005-2013 (2014).</li>
<li>Loh, Q. L., Choong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+scaffolds+for+tissue+engineering+applications%3A+role+of+porosity+and+pore+size%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering%2C+Part+B%3A+Reviews%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional scaffolds for tissue engineering applications: role of porosity and pore size.</a> Tissue Engineering, Part B: Reviews. 19 (6), 485-502 (2013).</li>
<li>Bružauskaitė, I., Bironaitė, D., Bagdonas, E., Bernotienė, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaffolds+and+cells+for+tissue+regeneration%3A+different+scaffold+pore+sizes-different+cell+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Cytotechnology%22%5BJournal%5D)">Scaffolds and cells for tissue regeneration: different scaffold pore sizes-different cell effects.</a> Cytotechnology. 68 (3), 355-369 (2016).</li>
<li>Zhang, L., Hu, J., Athanasiou, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+tissue+engineering+in+articular+cartilage+repair+and+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews%E2%84%A2+in+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">The role of tissue engineering in articular cartilage repair and regeneration.</a> Critical Reviews™ in Biomedical Engineering. 37 (1-2), (2009).</li>
<li>Athanasiou, K., Rosenwasser, M., Buckwalter, J., Malinin, T., Mow, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interspecies+comparisons+of+in+situ+intrinsic+mechanical+properties+of+distal+femoral+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Research%22%5BJournal%5D)">Interspecies comparisons of in situ intrinsic mechanical properties of distal femoral cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 9 (3), 330-340 (1991).</li>
<li>Schinagl, R. M., Gurskis, D., Chen, A. C., Sah, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depth-dependent+confined+compression+modulus+of+full-thickness+bovine+articular+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Research%22%5BJournal%5D)">Depth-dependent confined compression modulus of full-thickness bovine articular cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 15 (4), 499-506 (1997).</li>
<li>Athanasiou, K., Niederauer, G., Schenck, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+topography+of+human+ankle+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Biomechanical topography of human ankle cartilage.</a> Annals Biomedical Engineering. 23 (5), 697-704 (1995).</li>
<li>Athanasiou, K. A., Liu, G. T., Lavery, L. A., Lanctot, D. R., Schenck, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+topography+of+human+articular+cartilage+in+the+first+metatarsophalangeal+joint%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Orthopaedics+and+Related+Research%22%5BJournal%5D)">Biomechanical topography of human articular cartilage in the first metatarsophalangeal joint.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 348, 269-281 (1998).</li>
<li>Guilak, F., Jones, W. R., Ting-Beall, H. P., Lee, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+deformation+behavior+and+mechanical+properties+of+chondrocytes+in+articular+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+and+Cartilage%22%5BJournal%5D)">The deformation behavior and mechanical properties of chondrocytes in articular cartilage.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 7 (1), 59-70 (1999).</li>
<li>Mathew, A. P., Oksman, K., Karim, Z., Liu, P., Khan, S. A., Naseri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+scale+up+and+characterization+of+wood+cellulose+nanocrystals+hydrolysed+using+bioethanol+pilot+plant%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+Crops+and+Products%22%5BJournal%5D)">Process scale up and characterization of wood cellulose nanocrystals hydrolysed using bioethanol pilot plant.</a> Industrial Crops and Products. 58, 212-219 (2014).</li>
<li>Compton, B. G., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-printing+of+lightweight+cellular+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">3D-printing of lightweight cellular composites.</a> Advanced Materials. 26 (34), 5930-5935 (2014).</li>
<li>Sarem, M., Moztarzadeh, F., Mozafari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+can+genipin+assist+gelatin%2Fcarbohydrate+chitosan+scaffolds+to+act+as+replacements+of+load-bearing+soft+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">How can genipin assist gelatin/carbohydrate chitosan scaffolds to act as replacements of load-bearing soft tissues.</a> Carbohydrate Polymers. 93 (2), 635-643 (2013).</li>
<li>Chia, H. N., Hull, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+moduli+of+the+human+medial+meniscus+in+the+axial+and+radial+directions+at+equilibrium+and+at+a+physiological+strain+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+orthopaedic+research%22%5BJournal%5D)">Compressive moduli of the human medial meniscus in the axial and radial directions at equilibrium and at a physiological strain rate.</a> Journal of orthopaedic research. 26 (7), 951-956 (2008).</li>
<li>Zhang, K., Fan, Y., Dunne, N., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+microporosity+on+scaffolds+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Regenerative+biomaterials%22%5BJournal%5D)">Effect of microporosity on scaffolds for bone tissue engineering.</a> Regenerative biomaterials. 5 (2), 115-124 (2018).</li>
<li>Lin, N., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocellulose+in+biomedicine%3A+Current+status+and+future+prospect%5BTitle%5D)+AND+%22European+Polymer+Journal%22%5BJournal%5D)">Nanocellulose in biomedicine: Current status and future prospect.</a> European Polymer Journal. 59, 302-325 (2014).</li>
<li>Domingues, R. M., Gomes, M. E., Reis, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+potential+of+cellulose+nanocrystals+in+tissue+engineering+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">The potential of cellulose nanocrystals in tissue engineering strategies.</a> Biomacromolecules. 15 (7), 2327-2346 (2014).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הדפסה תלת-ממדית דורש מתאימים מאפייני rheological הידרוג הדיו. הדיו צמיגות גבוהה ידרוש בלחצים קיצוניים לשחול שלה בזמן צמיגות נמוכה דיו לא ישמור על צורתו לאחר שחול. צמיגות של הדיו הידרוג יכול להיות נשלט באמצעות הריכוז של החומרים. לעומת שלנו הקודם עבודה11, התוכן מוצק של הדיו הידרוג הוא גדל מ- 5.4 ל 9.9% wt וכתוצאה מכך דיו הידרוג מרוכזים אשר מסייע לשיפור הרזולוציה של לגרדום המודפס. זה עשוי לציין כי, בניגוד CNFs גמיש ארוך, רוד נוקשה כמו CNCs יכול לייצר דיו כשהתוכן מוצק גבוה יותר-צמיגות נתון עקב היעדרוי...

תאית היא רב-סוכר המורכב שרשראות ליניארי של β יחידות D-גלוקוז המקושרות (1-4). הפולימר הטבעי הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ והוא מופק מגוון רחב של מקורות, כולל בעלי חיים ימיים (למשל, tunicates), צמחים (למשל, עץ, כותנה, קש חיטה) ומקורות חיידקים, כגון אצות (למשל, Valonia), פטריות, אפילו אמבה (חד-תאיים )1,2. תאית nanofibers (CNF) ו nanocrystals תאית (CNC) עם ממד אחד לפחות בננו מתקבלים באמצעות טיפולי מכני, חומצה הידרוליזה של תאית. לא רק ברשותם את המאפיינים של תאית, כגון פוטנציאל שינוי כימי, רעילות נמוכה, כימי, מתכלה, מתחדשת, אבל יש גם מאפיינים הננומטרי כמו גבוהה פנים סגולי, תכונות מכניות גבוהה , מאפייני rheological ואופטית. מאפיינים אטרקטיביים אלה הפכו CNFs ו- CNCs מתאים ליישומי ביו, בעיקר בצורה של תלת-ממדי (3D) הידרוג פיגומים3. פיגומים אלו דורשים מידות מותאמות אישית עם מבנה בררניים, נקבוביות מחובררים. הקבוצה שלנו ואחרים דיווחו על תאית נקבובי 3D nanocomposites מוכן דרך הליהוק, electrospinning, ליופיליזציה4,5,6,7,8. עם זאת, לשלוט על המבנה נקבובית, ייצור של גאומטריה מורכבת אינה מושגת באמצעות שיטות מסורתיות.
הדפסה תלת-ממדית היא טכניקת הייצור מוספים, שבהם עצמים תלת-ממדיים נוצרים שכבה על דרך בתצהיר מבוקר-מחשב של דיו9. היתרונות של הדפסת תלת-ממד על טכניקות מסורתיות כולל חופש עיצוב, מאקרו מבוקרת מיקרו מידות, ייצור של ארכיטקטורות מורכבות, התאמה אישית, הפארמצבטית.  בנוסף, הדפסת תלת-ממד של CNFs ו- CNCs מציע גם הטיה-induced מערכים של חלקיקים, העדיפו כיוון, נקבוביות הדרגתיות ניתן להרחיב בקלות ל- 3D bioprinting10,11,12, 13 , 14 , 15. הדינמיקה של CNCs יישור במהלך הדפסת תלת-ממד כבר דיווח לאחרונה,16,17. ההתקדמות בתחום של bioprinting יש לאפשר לרקמות מודפס 3D ואיברים למרות האתגר מעורב כגון הבחירה וריכוז של תאים חיים, גורמי גדילה, קומפוזיציה של הדיו המוביל, הדפסה פשוטה, זרבובית קטרים18 19, ,20.
נקבוביות ואת חוזק של פיגומים משובי הסחוס הן תכונות חשובות המכתיבה את היעילות והביצועים שלו. גודל הנקבוביות ממלא תפקיד חשוב עבור אדהזיה, בידול, התפשטות של תאים כמו גם לגבי ההחלפה של חומרים מזינים, פסולת מטבולית21. אולם, אין גודל הנקבוביות מובהק זה יכול להיחשב ערך אידיאלי, כמה מחקרים הראה אתריים גבוה עם נקבוביות קטנות יותר בעוד אחרים הראו יותר התחדשות הסחוס עם נקבוביות גדולות יותר. Macropores (< 500 מיקרומטר) להקל על רקמות מינרליזציה, אספקת מזונם, פינוי פסולת, בעוד micropores (150-250 מיקרומטר) להקל על התא מצורף ותכונות מכניות יותר22,23. לגרדום מושתל חייב להיות מספיק מכנית מימי טיפול, ההשתלה, עד להשלמת מטרתו הרצויה. המודולוס compressive צבירה על הסחוס במפרק טבעי הוא דיווח כי בטווח של 0.1-2 MPa תלוי גיל, מין, מיקום שנבדקו4,24,25,26,27 28, ,29.
שלנו הקודם עבודה11, הדפסת תלת-ממד שימש כדי לפברק נקבובי bioscaffolds של תפור כפול interpenetrating רשת פולימר (IPN) מדיו הידרוג המכיל CNCs מחוזק במטריצה של alginate נתרן, ג'לטין. מסלול הדפסה 3D אופטימלי כדי להשיג פיגומים 3D עם נקבוביות אחיד, הדרגתיות מבנים (80-2,125 מיקרומטר) איפה nanocrystals אוריינט רצוי בכיוון ההדפסה (מידת התמצאות בין 61-76%). . הנה, אנו מציגים המשכיות זה לעבוד ומדגים ההשפעה של נקבוביות על התכונות המכאניות של תלת-ממד מודפס הידרוג פיגומים בתנאי גוף מדומה. CNCs היה כאן, דווחו קודם לכן על ידי אותנו להיות cytocompatible ולא רעיל (קרי, גדילת התאים לאחר 15 ימים של דגירה היה אושרו30). יתר על כן, פיגומים הכין דרך להקפיא ייבוש באמצעות את CNCs אותו, alginate נתרן, ג'לטין הראה נקבוביות גבוהה, גבוהה ספיגת של תמיסת מלח מאגר פוספט, cytocompatibility לעבר גזע mesenchymal5. מטרת עבודה זו היא להפגין עיבוד הדיו הידרוג, הדפסת תלת-ממד של פיגומים נקבובי, הבדיקה דחיסה. שרטוטים של המסלול עיבוד מוצג באיור1.

<table><tbody><tr><td>מזרק 60 מ"ל</td><td>Structurהדפסת</td><td></td><td></td>תלת מימד</tr><tr><td>חומצה אלגינית מלח נתרן</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9005-38-3</td><td></td></tr><tr><td>סידן כלורי נטול מים</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td></td></tr><tr><td>מהדקים, שלושה שיניים, Talon</td><td>VWR</td><td>241-0404</td><td>102 מ"מ, מהדק כוונון כפול, גדול, הארכת מהדק 127 מ"מ</td></tr><tr><td>Cura 2.4.0</td><td>Ultimaker</td><td></td><td>תוכנת חיתוך חינמית</td></tr><tr>מדפסת תלת מימד <td>Discov3ry Complete</td><td>Structur3D</td><td></td><td>Ultimaker 2+ משולבת עם מכבש הדבק Discov3ry</td></tr><tr><td>ג'לטין מעור בקר</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9000-70-8</td><td></td></tr><tr><td>תמיסת Glutaraldehyde 50 wt. % in H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>111-30-8</td><td></td></tr><tr><td>הומוגנייזר</td><td>SPX</td><td>APV-2000</td><td></td></tr><tr><td>Instron 5960</td><td>Instron</td><td></td><td>Instron 5960, אמבט ביופולס, תא עומס 100 N, 37 ו-deg; C,</td></tr> <tr><td>Physica MCR 301 ריאומטר</td><td>אנטון פאר</td><td></td><td>CP25-2-SN7617, גובה פער 0.05 מ"מ, 25 מעלות; C</td></tr><tr><td>Sorvall Lynx 6000 צנטריפוגה</td><td>AB Ninolab</td><td>s/n 41881692</td><td>F12-rotor (6x500 מ"ל)</td></tr> <tr><td>זרבובית נירוסטה</td><td>Structur3D הדפסת</td><td></td><td>800, 600 ו-400 ומיקרו; m</td></tr><tr><td>thingsהפוך</td><td>MakerBot's</td><td></td><td>&nbsp; שיתוף והורדה של דברים להדפסה בתלת מימד בצורה של קבצי STL</td></tr><tr><td>אולטרה סוניקציה</td><td>Qsonica, LLC</td><td>Q500</td><td></td></tr><tr><td>שבבי עץ לא קלוחים</td><td>אשוחית נורווגית (Picea abies)</td><td></td> <td>תכולת חומר יבש של 50&ndash; 55%</td></tr></tbody></table>

3d מודפס נקבובי תאית nanocomposite הידרוג פיגומים

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

עבודה זו מדגים את השימוש תלת מימדי (3D) הדפסה כדי לייצר פיגומים מעוקב נקבובי באמצעות תאית nanocomposite הידרוג דיו, עם מבנה בררניים, תכונות מכניות. Nanocrystals תאית (CNCs, 69.62 wt %) הידרוג מבוסס דיו עם מטריקס (alginate נתרן, ג'לטין) פותחה והודפס 3D לתוך פיגומים עם נקבוביות אחיד, צבע מבנה (110-1,100 מיקרומטר). פיגומים הראה דחיסה מודולוס בטווח של 0.20-0.45 MPa כאשר נבדק ב מדומה ויוו התנאים (מים מזוקקים ב 37 מעלות צלזיוס). גודל הנקבוביות, המודולוס דחיסה של פיגומים 3D תואם לדרישות הדרושים ליישומים התחדשות הסחוס. עבודה זו ממחישה כי מרקם של הדיו יכול להיות נשלט על ידי הריכוז של סימנים מקדימים נקבוביות יכול להיות נשלט על ידי תהליך ההדפסה התלת מימדית, שניהם גורמים אלה בתמורה מגדיר את מכניים המאפיינים של 3D מודפס נקבובי הידרוג לגרדום. ניתן להשתמש בשיטה זו תהליך ולכן כדי לבדות פיגומים מבנית, מאלכוהול מותאם אישית בהתאם לצרכים הספציפיים של חולים.

CNCs מבוסס nanocomposite הידרוג דיו מראה של גזירה-ניוטונית חזקים דליל התנהגות (איור 2). צמיגות לכאורה של 1.55 × 105 Pa.s בקצב הטיה נמוך (0.001 s-1) טיפות על ידי חמישה סדרי גודל לערך של Pa.s 22.60 בקצב הטיה של 50 s-1 (≈50 s-1 להיות שיעור טיפוסי הטיה מנוסים במהלך הדפסת תלת-ממד)31 . הדיו הידרוג תערוכות viscoelastic התנהגות מוצק, כמו אחסון המודולוס G' (4.42 × 107 הרשות הפלסטינית) הוא בסדר גודל גדול יו...

שלושת הצעדים הקריטיים של פרוטוקול זה i) מפתחים את ההרכב הנכון ונקבוביות עקביות הדיו הידרוג תאית, ii) 3D הדפסה של פיגומים לתוך שונות מבנים עם נאמנות בכושר טוב, מידות iii) הוכחת תכונות מכניות בתנאים מדומה הגוף עבור התחדשות הסחוס.

3D מודפס נקבובי תאית Nanocomposite הידרוג פיגומים

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...

זהו הדו"ח הראשון על פיגומים הידרוג'ל ננו-תאיים מודפסים בתלת-ממד שבהם יש לנו מבנה נקבוביות הדרגתי ומאפיינים מכניים לחקות מבנים טבעיים כסחוס. שני היתרונות העיקריים של שימוש בטכניקות הדפסה בתלת-ממד הם התאמה אישית וחופש עיצוב. זה פותח הזדמנות בלתי מוגבלת של המצאת עיצובים גיאומטריים חדשים שלא נחקרו.פרוטוקול זה ידידותי למשתמש, וחדשים יכולים לשחזר בקלות את התוצאות. לבחירת תוכנת הניתור ולתנועת הזרבובית יש השפעה משמעותית על המוצר הסופי. כדי להתחיל, להכין 40 מיליליטר של דיו הידרוג'ל על ידי ערבוב 11% לפי משקל CNC, 6% לפי משקל נתרן אלגינט, ו 12% על ידי ג'לטין משקל במיכל.מחממים את התערובת ל-40 מעלות ומערבבים עם מרית עד לקבלת משחה חלקה. מעבירים את התערובת למזרק 60 מיליליטר. לאחר מכן, בעזרת מהדק מכני, להעביר את התערובת דרך סדרה של חרירים עם קטרים שונים לתוך מזרק נוסף 60 מיליליטר.חזור על התהליך עד שהושגו תריסים מובלטים בצורה חלקה של דיו הידרוג'ל. בעדינות צנטריפוגה המזרק מלא דיו הידרוג'ל ב 4, 000 פעמים g כדי להסיר אוויר לכוד. מתוך כרטיס ה-SD, בחרו בקבצים שנשמרו עבור פיגומים אחידים ונקבוביות הדרגתיות, והתחלו להדפיס.במידת הצורך, התאימו את המהירות ואת קצב הזרימה בהתאם. כדי להצליב את הפיגום לאחר השלמת ההדפסה בתלת-ממד, הוסיפו בעדינות טיפות של 3% לפי משקל תוסף סידן כלורי לפיגום עד שהוא נרטב לחלוטין. חכה חמש דקות.בזהירות רבה להעביר את הפיגום ממיטת המדפסת למיכל 50 מיליליטר מלא 3% על ידי פתרון סידן כלוריד משקל. תשאיר את זה ללילה. לשטוף ביסודיות עם מים מזוקקים, ולהעביר את הפיגום למיכל 50 מיליליטר מלא 3% על ידי פתרון גלוטארלדהיד משקל.תשאיר את זה ללילה. יש לשטוף היטב ולאחסן את הפיגום המודפס בתלת-ממד במים מזוקקים. לבדיקת דחיסה, מלאו את המיכל המצויד בצלחת בסיס דחיסה תת-מומרת בשני ליטרים של מים, והתחלו את מערכת החימום להגיע ל-37 מעלות צלזיוס.אתחל את תוכנת Bluehill Universal והגדר את שיטת הבדיקה. בחרו גיאומטריית דגימה מלבנית ובחרו באפשרות להזין ממדים לפני בדיקת כל דגימה. הגדר את קצב המתח לשני מילימטרים לדקה וסוף התוצאה כזן דחיסה של 80% יחד עם כוח של 90 ניוטון.באזור 'מדידה', בחרו 'כוח', 'עקה', 'לחץ דחיסה' ו'זן דחיסה'. בחר באפשרות לייצא נתונים כקבצי טקסט להתווה עתידי. הגדר את נקודת הארכת האפס באמצעות פקדי ריצה כדי להוריד את לוחית הצומת קרוב ככל האפשר לצלחת הבסיס.למדוד ולתרשם את ממדי הדגימות שיש לבדוק. כאשר טמפרטורת המים מגיעה ל -37 מעלות צלזיוס, מניחים את המדגם על צלחת הבסיס. אבטח את הדגימה על-ידי הזזת לוחית הכוונת כך שהיא תתחיל לגעת בדגימה.להזיז את אמבט המים למעלה, כך הצלחות עם המדגם ביניהם שקועים במים. הזן את השם והממדים לדוגמה והתחל את הבדיקה. לאחר השלמת הבדיקה, תחילה להזיז את אמבט המים למטה, ולאחר מכן להעלות את צלחת crosshead.הסר את הדגימה ואת חתיכותיה, אם בכלל, לנקות את שתי הצלחות, טען מדגם חדש. לאחר שכל הדגימות נבדקות, יצא את הנתונים הגולמיים. מתח דחיסה עלילה לעומת עקומות זן דחיסה, ולקבוע את מודולוס משיק דחיסה בערכי זן של אחד עד 5%ו 25%-30% CNCs מבוססי ננו קומפוזיט הידרוג'ל דיו מראה התנהגות חזקה שאינה ניוטונית גזירה דילול עם חמישה סדר גודל ירידה של צמיגות לכאורה.דיו הידרוג'ל מציג התנהגות מוצקה ויסקולסטית, כמו מודולוס אחסון הוא סדר גודל גדול יותר מודולוס הפסד בלחץ גזירה נמוך. בשיעורי זן נמוכים של אחד עד 5% מודולוס דחיסה דומה עבור כל סוגי פיגומים נקבוביים בהשוואה פיגום התייחסות ללא נקבוביות, מראה כי האופי האלסטי של דיו הידרוג'ל נשמר גם בנוכחות מקרופורים. עם זאת, בשיעורי זן גבוהים של 25 עד 30% המודולוס הגבוה ביותר מתקבל עבור פיגום הייחוס ללא נקבוביות.ברגע שגודל הנקבוביות גדל, המודולוס פוחת עקב הירידה בצפיפות, מה שמצביע על הקשר הצפוי בין נקבוביות הפיגומים לבין המאפיינים המכניים המתאימים. יתר על כן, מודולוס דחיסה של פיגומים הידרוג'ל 3D עולה ככל שקצב הדחיסה עולה, מציג ומחקה את צמיגות של רקמות הסחוס הטבעי. הומוגני ואת הזרימה המתמשכת של הדיו במהלך הדפסה 3D הם הדברים החשובים ביותר.שיטה זו תשמש את החוקרים להתרחב לאזורי יישום אחרים באמצעות הידרוג'ל nanocellulose כפלטפורמה להדפסה 3D. לדוגמה, פיתחנו כבר היברידיות מבוססות nanocellulose לשחרור תרופות מבוקרות בעקבות אותו הליך.

3d-printed-porous-cellulose-nanocomposite-hydrogel-scaffolds

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

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

אנו מתארים ייצור של יריעות הידרוג'ל בתבנית מיקרו בתהליך פשוט, הניתן להרכבה ולתפעל בצורה עצמאית. באמצעות יריעות הידרוג'ל מודולריות אלה, ניתן ליצור מערכת תרבית תאים תלת מימדית פשוטה בקנה מידה מאקרו עם מיקרו-סביבה תאית מבוקרת.

בנייה של גיליונות מודולרי Hydrogel לאדריכלות סלולרית 3D המוקטן מאקרו micropatterned

כתב יד זה מציג פרוטוקול מפורט לייצור פלטפורמת תרבית הפטוציטים תלת מימדית מתפתחת, פיגום הגביש הקולואידי ההפוך והטכניקות הנלוות להערכת התנהגות הפטוציטים. הנקבוביות הניתנות לשליטה בגודל, הקישוריות ההדדית והיכולת להצמיד חלבוני מטריצה חוץ-תאיים לפיגום הפולי (אתילן גליקול) (PEG) משפרים את ביצועי תאי Huh-7.5.

המצאה של הפוך קולואיד קריסטל פולי (אתילן גליקול) פיגום: פלטפורמת תרבית תאים תלת ממדי עבור הנדסת רקמות כבדה

מוצג כאן הוא פשוט לשימוש, ליבה/פגז, תלת מימדי ביוריטינג הגדרת עבור הייצור צעד אחד של הפיגומים החלול, מתאים הנדסת רקמות של כלי דם ומבנים צינורי אחרים.

ליבה/פגז הדפסה פיגומים קפלים להנדסת רקמות של מבנים צינורי

פרוטוקול זה מדגיש שיטה להערכה מהירה של תאימות ביולוגית של ננו-תאי גבישי (CNC)/אגרוז דיו ביו-חומרים מרוכבים הידרוג'ל עם תאי פין שמקורם במח העצם של העכבר במונחים של כדאיות התא וביטוי פנוטיפי של קולטני פני השטח של התא, קיט (CD117) וקולטן IgE בעל זיקה גבוהה (FcεRI).

ייצור של דיו ביו-חומרים אגרוז משובץ ננו-תאית לגבישית

מוטות מיקרוג'ל עם קבוצות תגובתיות משלימות מיוצרים באמצעות מיקרופלואידיקה עם היכולת להתחבר בתמיסה מימית. המיקרוג'לים האניזומטריים נתקעים ומתחברים למבנים יציבים עם נקבוביות גדולות יותר בהשוואה למערכות מבוססות כדוריות. מיקרו-ג'לים שעברו שינוי עם GRGDS-PC יוצרים מבנים תלת-ממדיים מקרו-נקבוביים שיכולים לשמש לתרבית תאים.

פיגומים תלת-ממדיים מקרו-נקבוביים משולבים ממוטות מיקרוג'ל

מאמר זה מתאר פרוטוקולים לייצור מיקרו-ג'ל ג'לטין מתקרילויל בתפוקה גבוהה באמצעות התקנים מיקרופלואידים, המרת מיקרו-ג'לים לאבקה מתרחפת (מיקרו-אירוג'לים), הרכבה כימית של מיקרו-ג'לים ליצירת פיגומי הידרוג'ל גרגיריים, ופיתוח ביו-דיו הידרוג'ל גרגירי עם מיקרו-נקבוביות משומרת להדפסה ביולוגית תלת-ממדית.

פיגומי הידרוג'ל גרגיריים מג'לטין מתקרילויל: ייצור מיקרוג'ל בתפוקה גבוהה, ליופיליזציה, הרכבה כימית והדפסה ביולוגית תלת-ממדית

עבודה זו מתארת פרוטוקול להדפסה תלת-ממדית משובצת בצורה חופשית של תאי גזע עצביים בתוך חומרים מרוכבים של חלקיקים חוץ-תאיים הניתנים לריפוי עצמי. הפרוטוקול מאפשר דפוסים ניתנים לתכנות של מבנים מחוברים של רקמות עצביות אנושיות עם נאמנות גבוהה.

תמיכה מרוכבת במטריצה חוץ-תאית מיקרוג'ל להדפסה תלת-ממדית משובצת של מבנים עצביים אנושיים

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

למד ליצור פיגומי הידרוג'ל ננו-תאית מודפסים בתלת מימד לרפואה רגנרטיבית. הפרוטוקול מדגים מבני נקבוביות הדרגתיים ותכונות מכניות המחקות סחוס טבעי לשיקוץ רקמות.

3D מודפס נקבובי תאית Nanocomposite הידרוג פיגומים

גלה סרטונים נוספים