Name: ייצור קולגן בדוגמת ננו-פיברילר להנדסת רקמות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-20T13:40:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: למד שיטת יציקה מבוססת גזירה לייצור הידרוג'לי קולגן עם סיבים בדוגמת ננו להנדסת רקמות. שיטה זו מאפשרת שליטה בארגון סיבי הקולגן ללא ציוד יקר ומקדמת רפואה רגנרטיבית.

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

<meta charset="utf8"></head><body>ייצור קולגן ננו-פיברילרי מהונדס עם דפוס מכוון

<ol><li>Padhi, A., Nain, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ECM+in+differentiation%3A+A+review+of+matrix+structure%2C+composition+and+mechanical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">ECM in differentiation: A review of matrix structure, composition and mechanical properties.</a> Ann Biomed Eng. 48 (3), 1071-1089 (2020).</li>
<li>Schlie-Wolter, S., Ngezahayo, A., Chichkov, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+selective+role+of+ECM+components+on+cell+adhesion%2C+morphology%2C+proliferation+and+communication+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Cell+Res%22%5BJournal%5D)">The selective role of ECM components on cell adhesion, morphology, proliferation and communication in vitro.</a> Exp Cell Res. 319 (10), 1553-1561 (2013).</li>
<li>Ricard-Blum, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+collagen+family%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harb+Perspect+Biol%22%5BJournal%5D)">The collagen family.</a> Cold Spring Harb Perspect Biol. 3 (1), a004978(2011).</li>
<li>Shoulders, M. D., Raines, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collagen+structure+and+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biochem%22%5BJournal%5D)">Collagen structure and stability.</a> Annu Rev Biochem. 78, 929-958 (2009).</li>
<li>Gillies, A. R., Lieber, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+function+of+the+skeletal+muscle+extracellular+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Structure and function of the skeletal muscle extracellular matrix.</a> Muscle Nerve. 44 (3), 318-331 (2011).</li>
<li>Silver, F. H., Freeman, J. W., Seehra, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collagen+self-assembly+and+the+development+of+tendon+mechanical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Collagen self-assembly and the development of tendon mechanical properties.</a> J Biomech. 36 (10), 1529-1553 (2003).</li>
<li>Friess, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collagen-biomaterial+for+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Pharm+Biopharm%22%5BJournal%5D)">Collagen-biomaterial for drug delivery.</a> Eur J Pharm Biopharm. 45 (2), 113-136 (1998).</li>
<li>Lee, C. H., Singla, A., Lee, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+applications+of+collagen%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Pharm%22%5BJournal%5D)">Biomedical applications of collagen.</a> Int J Pharm. 221 (1-2), 1-22 (2001).</li>
<li>Liu, X., Zheng, C., Luo, X., Wang, X., Jiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+of+collagen-based+biomaterials%3A+Multi-hierarchical+structure%2C+modification+and+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Eng+C%22%5BJournal%5D)">Recent advances of collagen-based biomaterials: Multi-hierarchical structure, modification and biomedical applications.</a> Mater Sci Eng C. 99, 1509-1522 (2019).</li>
<li>Harris, J. R., Reiber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+saline+and+pH+on+collagen+type+I+fibrillogenesis+in+vitro%3A+Fibril+polymorphism+and+colloidal+gold+labelling%5BTitle%5D)+AND+%22Micron%22%5BJournal%5D)">Influence of saline and pH on collagen type I fibrillogenesis in vitro: Fibril polymorphism and colloidal gold labelling.</a> Micron. 38 (5), 513-521 (2007).</li>
<li>Williams, B. R., Gelman, R. A., Poppke, D. C., Piez, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collagen+fibril+formation.+Optimal+in+vitro+conditions+and+preliminary+kinetic+results%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Collagen fibril formation. Optimal in vitro conditions and preliminary kinetic results.</a> J Biol Chem. 253 (18), 6578-6585 (1978).</li>
<li>Zhong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+aligned+nanofibrous+collagen+scaffold+by+electrospinning+and+its+effects+on+in+vitro+fibroblast+culture%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+A%22%5BJournal%5D)">An aligned nanofibrous collagen scaffold by electrospinning and its effects on in vitro fibroblast culture.</a> J Biomed Mater Res A. 79A (3), 456-463 (2006).</li>
<li>Malladi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+formation+of+ultrathin%2C+strong+collagen+sheets+with+tunable+anisotropy+and+compaction%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomater+Sci+Eng%22%5BJournal%5D)">Continuous formation of ultrathin, strong collagen sheets with tunable anisotropy and compaction.</a> ACS Biomater Sci Eng. 6 (7), 4236-4246 (2020).</li>
<li>Lowe, C. J., Reucroft, I. M., Grota, M. C., Shreiber, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+highly+aligned+collagen+scaffolds+by+freeze-drying+of+self-assembled%2C+fibrillar+collagen+gels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomater+Sci+Eng%22%5BJournal%5D)">Production of highly aligned collagen scaffolds by freeze-drying of self-assembled, fibrillar collagen gels.</a> ACS Biomater Sci Eng. 2 (4), 643-651 (2016).</li>
<li>Torbet, J., Ronzière, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+alignment+of+collagen+during+self-assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+J%22%5BJournal%5D)">Magnetic alignment of collagen during self-assembly.</a> Biochem J. 219 (3), 1057-1059 (1984).</li>
<li>Provenzano, P. P., Eliceiri, K. W., Inman, D. R., Keely, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+three-dimensional+collagen+matrices+to+provide+contact+guidance+during+3d+cell+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Engineering three-dimensional collagen matrices to provide contact guidance during 3d cell migration.</a> Curr Protoc Cell Biol. Chpater 10 (Unit 10.17), (2010).</li>
<li>Saeidi, N., Sander, E. A., Zareian, R., Ruberti, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+highly+aligned+collagen+lamellae+by+combining+shear+force+and+thin+film+confinement%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Production of highly aligned collagen lamellae by combining shear force and thin film confinement.</a> Acta Biomater. 7 (6), 2437-2447 (2011).</li>
<li>Paten, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-induced+crystallization+of+collagen%3A+A+potentially+critical+mechanism+in+early+tissue+formation%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Flow-induced crystallization of collagen: A potentially critical mechanism in early tissue formation.</a> ACS Nano. 10 (5), 5027-5040 (2016).</li>
<li>Yunoki, S., Hatayama, H., Ebisawa, M., Kondo, E., Yasuda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+method+for+continuous+formation+of+cord-like+collagen+gels+to+fabricate+durable+fibers+in+which+collagen+fibrils+are+longitudinally+aligned%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+B+Appl+Biomater%22%5BJournal%5D)">A novel method for continuous formation of cord-like collagen gels to fabricate durable fibers in which collagen fibrils are longitudinally aligned.</a> J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 107 (4), 1011-1023 (2019).</li>
<li>Vader, D., Kabla, A., Weitz, D., Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain-induced+alignment+in+collagen+gels%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Strain-induced alignment in collagen gels.</a> PLoS One. 4 (6), e5902(2009).</li>
<li>Ahmed, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+extensional+flows+promote+long-range+fiber+alignment+in+3d+collagen+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Local extensional flows promote long-range fiber alignment in 3d collagen hydrogels.</a> Biofabrication. 14 (3), (2022).</li>
<li>Su, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+a+3D+collective+cancer+invasion+model+with+control+over+collagen+fiber+alignment%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Engineering a 3D collective cancer invasion model with control over collagen fiber alignment.</a> Biomaterials. 275, 120922(2021).</li>
<li>Nakayama, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bilayered+vascular+graft+derived+from+human+induced+pluripotent+stem+cells+with+biomimetic+structure+and+function%5BTitle%5D)+AND+%22Regen+Med%22%5BJournal%5D)">Bilayered vascular graft derived from human induced pluripotent stem cells with biomimetic structure and function.</a> Regen Med. 10 (6), 745-755 (2015).</li>
<li>Nakayama, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+patterning+of+extracellular+matrix+alters+endothelial+function+under+shear+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanoscale patterning of extracellular matrix alters endothelial function under shear stress.</a> Nano Lett. 16 (1), 410-419 (2016).</li>
<li>Nakayama, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rehabilitative+exercise+and+spatially+patterned+nanofibrillar+scaffolds+enhance+vascularization+and+innervation+following+volumetric+muscle+loss%5BTitle%5D)+AND+%22NPJ+Regen+Med%22%5BJournal%5D)">Rehabilitative exercise and spatially patterned nanofibrillar scaffolds enhance vascularization and innervation following volumetric muscle loss.</a> NPJ Regen Med. 3, 16(2018).</li>
<li>Nakayama, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+volumetric+muscle+loss+in+mice+using+nanofibrillar+scaffolds+enhances+vascular+organization+and+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Commun+Biol%22%5BJournal%5D)">Treatment of volumetric muscle loss in mice using nanofibrillar scaffolds enhances vascular organization and integration.</a> Commun Biol. 2 (1), 170(2019).</li>
<li>Alcazar, C. A., Hu, C., Rando, T. A., Huang, N. F., Nakayama, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transplantation+of+insulin-like+growth+factor-1+laden+scaffolds+combined+with+exercise+promotes+neuroregeneration+and+angiogenesis+in+a+preclinical+muscle+injury+model%5BTitle%5D)+AND+%22Biomater+Sci%22%5BJournal%5D)">Transplantation of insulin-like growth factor-1 laden scaffolds combined with exercise promotes neuroregeneration and angiogenesis in a preclinical muscle injury model.</a> Biomater Sci. 8 (19), 5376-5389 (2020).</li>
<li>Lai, E. S., Huang, N. F., Cooke, J. P., Fuller, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aligned+nanofibrillar+collagen+regulates+endothelial+organization+and+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Regen+Med%22%5BJournal%5D)">Aligned nanofibrillar collagen regulates endothelial organization and migration.</a> Regen Med. 7 (5), 649-661 (2012).</li>
<li>Huang, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+patterning+of+endothelium+modulates+cell+morphology%2C+adhesiveness+and+transcriptional+signature%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Spatial patterning of endothelium modulates cell morphology, adhesiveness and transcriptional signature.</a> Biomaterials. 34 (12), 2928-2937 (2013).</li>
<li>Weadock, K. S., Miller, E. J., Bellincampi, L. D., Zawadsky, J. P., Dunn, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+crosslinking+of+collagen+fibers%3A+Comparison+of+ultraviolet+irradiation+and+dehydrothermal+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Physical crosslinking of collagen fibers: Comparison of ultraviolet irradiation and dehydrothermal treatment.</a> J Biomed Mater Res. 29 (11), 1373-1379 (1995).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>קולגן I, ריכוז גבוה, קורנינג זנב עכברוש</td><td></td><td>CB354249</td><td></td></tr><tr><td>ליקוי חמה TE-2000-U מיקרוסקופ</td><td>Nikon</td><td>TE-2000-U&nbsp;</td><td>מיקרוסקופ הפוך</td></tr><tr><td>שקופיות מיקרוסקופ עבות במיוחד</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>22-267-005</td><td>עובד היטב עבור משטח שחול קולגן</td></tr><tr><td>FEI Helios G3 NanoLab DualBeam</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>N/A</td><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td></tr><tr><td>כלי חותך זכוכית סט 2 מ"מ-20 מ"מ בסגנון עיפרון שמן הזנת שמן קצה קרביד</td><td>אמזון / MOARMOR</td><td>B07Y1D243H</td><td>אפשרות לחותך זכוכית</td></tr><tr><td>Hamilton Kel-F Hub מחטי נקודה קהה (Luer Lock, 22 גרם)</td> <td>פישר סיינטיפיק</td><td>14-815-574</td><td>מחטים לשחול קולגן</td></tr><tr><td>Nexterion Slide H 3-D</td><td>Schott</td><td>NC0782819</td><td>שקופיות הידרופוביות</td></tr><tr><td>טבליות PBS</td><td>תרמו פישר 18912014</td><td></td><td></td></tr><tr><td>פוליאתילן גליקול 8000</td><td>פישר ביו-ריאגנטים</td><td>BP233-1</td><td></td></tr><tr><td>צינורות דיאליזה תאית חלקה&nbsp;</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>S25645G</td><td></td></tr><tr><td>קליפס דיאליזה SnakeSkin</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>PI68011</td><td></td></tr><tr><td>Synthware חותך זכוכית Synthware</td><td></td><td>31-501-927</td><td>אפשרות לחותך זכוכית</td></tr></tbody></table>

ייצור קולגן בדוגמת ננו-פיברילר להנדסת רקמות

Production of Nanofibrillar Patterned Collagen for Tissue Engineering

פרוטוקול זה מתאר טכניקת שחול פשוטה מבוססת גזירה לייצור הידרוג'לים של קולגן המורכבים מננו-סיבים מיושרים (איור 2) או אקראיים (איור 3). דפוס ננו-פיבריל מסתמך על שליטה מדויקת בכוחות הגזירה, המושגת באמצעות אפנון משולב של מהירות המזרק וקצב שחול הקולגן. הערכים האופטימליים להשראת יישור סיבים נקבעו בעבר כמהירות מזרק של 340 מ"מ לשנייה וקצב שחול קולגן של 3.2 מ"ל/דקה28,29. איזון זה הוא קריטי לא רק להיווצרות ננו-פיבריל מיושר אלא גם להבטחת הפונקציונליות של ההידרוג'לים בקנה מידה מאקרו. אם יחס זה אינו מיושר, קיים סיכון לייצור הידרוג'לים שאינם מעוצבים כמצופה, כמו גם הידרוג'לים המכילים רצועות קולגן דקות מדי (קוטר &lt;0.5 מ"מ), עבות (קוטר &gt;1.5 מ"מ) או גליות לשימוש. לדוגמה, תנועה מהירה מדי של מזרק, יחד עם קצב שחול איטי מדי, מביאה לרצועות דקות, בעוד שהיחס ההפוך מניב רצועות עבות או גליות (איור 4A-D), תלוי במידת חוסר האיזון ביחס. הבדלים אלה בתכונות המקרוסקופיות יכולים ליצור מספיק שונות מרצועה לרצועה כדי להשפיע על שקיעת התאים וההידבקות המקומית.
לאחר שחול והרכבה של קולגן, ייצור ההידרוג'ל ממשיך דרך שלב ייבוש ראשוני, לרוב 1 עד 3 שעות, לפני שהוא עובר שלב כביסה ב-1x PBS (איור 2 ואיור 3). השגת תוצאות טופוגרפיות אופטימליות מסתמכת על איזון עדין בין התזמון והעוצמה של שלב הכביסה. כביסה לא מספקת או מעוכבת גורמת לשיבוש טופוגרפיית הסיבים, המסומנת על ידי טביעות של גבישי מלח PBS על הסיבים. לעומת זאת, שטיפה מוגזמת או מוקדמת של קולגן לאחר הייצור גורמת לשכבה מומסת של קולגן שמכסה את המאפיינים הטופוגרפיים (איור 4E,F).
מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) מאשר נוכחות של כיוון ננו-פיבריל מיושר או אקראי בתוך הידרוג'ל הקולגן. הן בהידרוג'לים המיושרים והן בהידרוג'לים האקראיים, הננו-סיבים מציגים קוטר סיבים בין 30-50 ננומטר29. מבחינה איכותית, ניכר כי הידרוג'לים מיושרים מכילים ננו-סיבים מיושרים חד-צידית (איור 5). יישור זה כומת בעבר באמצעות ניתוח טרנספורמציה פורייה מהיר דו-ממדי, שבו עלילת היישור מציגה שתי פסגות נפרדות המרוחקות 180 מעלות זו מזו עבור הידרוג'לים מיושרים, בניגוד להידרוג'לים בעלי אוריינטציה אקראית המציגים רק שיאים בתדר נמוך28.
תמונות שדה בהיר של מיובלסטים ראשוניים של שרירי השלד של עכבר ממחישות כי הנחיה ננו-טופוגרפית אנזוטרופית של סיבי קולגן מקדמת יישור תאי (איור 6). הוכח כי הידרוג'לים של קולגן ננו-דפוסי אלה גורמים ליישור תאים לא רק במיובלסטים26 אלא גם בסוגי תאים אחרים, כגון תאי אנדותל 23,24.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67165/67165fig01.jpg"> 
איור 1: איור סכמטי של קולגן בצפיפות גבוהה במיוחד והכנת שקופיות זכוכית חתוכה. (A-F) תהליך דיאליזה של קולגן: (A) הכנת צינורות דיאליזה לרצועות בגודל 3 אינץ' ואבטחת הקליפ הראשון, (B) העמסת קולגן מלאי בצפיפות גבוהה לתוך צינורות ואבטחת הקליפ השני, (C) עטיפת צינורות הדיאליזה הטעונים עם פתיתי פוליאתילן גליקול (PEG), (D) הסרת פתיתי PEG רוויים, (E) שטיפה של פתיתי PEG במים, ו-(F) אחסון של קולגן בצפיפות גבוהה במיוחד לתוך צינורות מיקרו-צנטריפוגה. (ז-ל) תהליך חיתוך שקופיות זכוכית: (G) רכישת שקופיות זכוכית ללימוד, (H,I) ניקוד של שקופית זכוכית עם חותך זכוכית עם קצה יהלום, (J) שבירת מגלשת זכוכית מהצד הלא מנוקד, (K) שטיפת זכוכית חתוכה במים, ו-(L) ייבוש מגלשת זכוכית. מיוצר באמצעות BioRender. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67165/67165fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67165/67165fig02.jpg"> 
איור 2: תהליך ייצור קולגן הידרוג'ל מיושר. שלב 1: שחול קולגן תחת גזירה לתוך מאגר PBS מחומם פי 10 ואינדוקציה של פיברילוגנזה; שלב 2: הרכבה של קולגן מוחצן על שקופיות זכוכית חתוכות; שלב 3: הרכבה של קולגן מוחצן נוסף כדי להגדיל את גודל ההידרוג'ל; ושלב 4: ייבוש הידרוג'לים של קולגן. מיוצר באמצעות BioRender. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67165/67165fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67165/67165fig03.jpg"> 
איור 3: תהליך ייצור אקראי של קולגן הידרוג'ל. שלב 1: שחול קולגן על שקופיות זכוכית חתוכות (רצועה אחת); שלב 2: שחול מתמשך של קולגן מגדיל את הגודל (רצועות מרובות); שלב 3: טבילה של קולגן מוחצן במאגר PBS 10X כדי ליזום פיברילוגנזה; ושלב 4: ייבוש הידרוג'לים. מיוצר באמצעות BioRender. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67165/67165fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67165/67165fig04.jpg"> 
איור 4: שלבי שגיאה אפשריים בתהליך ייצור הקולגן הידרוג'ל. (A-F) דוגמאות ל-(A) רצועות קולגן עבות בצורה אופטימלית, (B) רצועות קולגן עבות מדי, (C) רצועות קולגן לא עבות מספיק, (D) רצועות קולגן משורבטות ו-(E,F) משטחי קולגן שטופים יתר על המידה המוצגים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. סרגל קנה מידה = 1 מיקרומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67165/67165fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67165/67165fig05.jpg"> 
איור 5: סריקת תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים של הידרוג'לים קולגן מיושרים ואקראיים. התמונות צולמו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. תנאי האלומה הוגדרו ל-2 keV, עם טווח זרם של 25-100 pA, ומרחק עבודה של 4-5 מ"מ. התמונות נשמרו באופן עקבי ברזולוציה של 6144 x 4096 פיקסלים עם זמן השתהות של 1 מיקרון. סרגל קנה מידה = 1 מיקרומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67165/67165fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67165/67165fig06.jpg"> 
איור 6: מיובלסטים ראשוניים של עכברים שגודלו על הידרוג'לים של קולגן מיושרים ואקראיים. מיובלסטים תורבבו על ההידרוג'לים במשך 3 ימים לפני ההדמיה. תמונות שדה בהיר צולמו בהגדלה של פי 10 באמצעות מיקרוסקופ הפוך. החץ מציין כיוון ננו-פיבריל מיושר. סרגל קנה מידה = 100 מיקרומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67165/67165fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Regenerative biomaterials are designed to facilitate cell-material interactions to guide the repair of damaged tissues and organs. These materials are ...

production-of-nanofibrillar-patterned-collagen-for-tissue-engineering

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

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

מערכת מודל זה מתחילה מג'ל הפיברין myofibroblast-מאוכלס שיכול לשמש כדי לחקור קולגן אנדוגני (מחדש) ארגון בזמן האמת באופן הרסני. מערכת המודל היא מאוד מתכונן, כפי שהוא יכול להיות בשימוש עם מקורות תאים שונים, תוספים בינוניים, וניתן להתאים בקלות לצרכי ספציפיים.

בונה הנדסת רקמות מבוססת הפיברין מmyofibroblasts ויישום של אילוצים ומתח כדי לגרום לתא וקולגן ארגון (בעניין)

נהלים מסורתיים לבידוד של קולגן סוג מסיס 1 (col1) דורשים על 10 ימים מהתחלה ועד הסוף בגלל incubations חיץ הארוך ומייגע resuspensions של סיבים. כאן, אנו מתארים אמצעים כדי לטהר col1 מביופסיות עורי קטנים בפחות מ 3 שעות.

שיטה משופרת להכנת סוג I קולגן מעור

שיטה להשיג nanofibers וננו המורכב מחלבונים מטריצת חוץ תאיים בודדים או מרובים מתוארת. שיטה זו משתמשת באינטראקציות חלבון פני השטח כדי ליצור חומרים המבוססים על חלבונים חופשיים עומדים עם הרכב מתכונן וארכיטקטורה לשימוש במגוון רחב של יישומי הנדסה וביוטכנולוגיה רקמות.

Nanofibers חלבון ECM ועצרת ביוזמת פני שטח באמצעות ננו תכנון הנדסי

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק פיגומי nanofiber electrospun עם ארגון מדורג של סיבים ולחקור את היישומים שלהם בויסות מורפולוגיה תא / אורינטציה. הדרגתיים בכל קשורים לתכונות פיסיקליות וכימיות של פיגומי nanofiber מציע מגוון רחב של יישומים בתחום ביו-רפואיים.

Electrospun nanofiber פיגומים עם דרגות בארגון סיבים

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

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

מוצג כאן פרוטוקול ליצירת רקמות חיבור מהונדסות לתרבות מקבילה של 48 רקמות בלוח רב-בארות עם מוטות כפולים, המתאימים למחקרים מכאניסטיים, מידול מחלות ויישומי סינון. הפרוטוקול תואם פיברובלסטים מאיברים ומינים שונים ומודגם כאן עם פיברובלסטים לב ראשוניים אנושיים.

פיברובלסט נגזר רקמת חיבור מהונדסת אנושית עבור יישומי הקרנה

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

תוספות תרבית רקמה עם ממברנות פלסטיק הן תקן הזהב במעבדות תרביות תאים כתומכות חדירות לביסוס שכבות תאים ומודלים של רקמות מחסום. במאמר זה אנו מציגים שיטה פשוטה להחלפת קרום הפלסטיק בקרום רלוונטי יותר מבחינה ביולוגית העשוי מחלבון משי עכביש רקומביננטי מתפקד.

חיקוי קרום מרתף ננופיברילרי עשוי ממשי עכביש פונקציונלי רקומביננטי בתוספות תרבית רקמה בהתאמה אישית

למד שיטת יציקה מבוססת גזירה לייצור הידרוג'לי קולגן עם סיבים בדוגמת ננו להנדסת רקמות. שיטה זו מאפשרת שליטה בארגון סיבי הקולגן ללא ציוד יקר ומקדמת רפואה רגנרטיבית.

ייצור קולגן בדוגמת ננו-פיברילר להנדסת רקמות

גלה סרטונים נוספים