La stampa termosensibile Stampi inversa per la Creazione di Patterned idrogeli a due componenti per coltura cellulare 3D

Sommario

Un bioprinter stato usato per creare idrogel patterned basato su uno stampo sacrificale. Lo stampo poloxamer stata riempita con un secondo idrogel e quindi eluita, lasciare vuoti che sono stati riempiti con una terza idrogel. Questo metodo utilizza eluizione veloce e buona stampabilità di polossalene di generare architetture complesse di biopolimeri.

Abstract

Bioprinting è una tecnologia emergente che ha le sue origini nel settore della prototipazione rapida. I diversi processi di stampa possono essere suddivisi in contatto bioprinting ^1-4 (estrusione, dip penna e litografia soft), contactless bioprinting ^5-7 (transfer laser in avanti, stampa a getto di deposizione) e tecniche basate laser come due fotoni fotopolimerizzazione ^8. Può essere usato per molte applicazioni come ingegneria dei tessuti ^{9-13, 14-16} microfabbricazione biosensore e come strumento per rispondere a domande biologiche di base come influenze di co-coltura di tipi cellulari ^17. A differenza dei metodi fotolitografiche o soft-litografica comuni, estrusione bioprinting ha il vantaggio che non richiede una maschera o timbro separato. Utilizzando il software CAD, la progettazione della struttura può essere rapidamente modificato e adeguato in funzione delle esigenze dell'operatore. Questo rende più flessibile che bioprinting litografia basataapprocci.

Qui mostriamo la stampa di uno stampo sacrificale per creare una struttura multi-materiale 3D utilizzando una matrice di colonne all'interno di un idrogel come esempio. Questi pilastri potrebbero rappresentare strutture cave per una rete vascolare o dei tubi all'interno di un condotto guida nervosa. Il materiale scelto per lo stampo sacrificale era polossamero 407, un polimero termosensibile con eccellenti proprietà di stampa che è liquido a 4 ° C e un solido sopra della sua temperatura di gelificazione ~ 20 ° C per 24,5% w / v soluzioni ^18. Questa proprietà permette lo stampo sacrificale polossamero basata da eluito su richiesta e presenta vantaggi rispetto alla lenta dissoluzione di un materiale solido soprattutto per geometrie strette. Poloxamer è stato stampato su vetrini da microscopio per creare lo stampo sacrificale. Agarosio è stato pipettato nello stampo e raffreddato fino a gelificazione. Dopo l'eluizione del poloxamer in acqua ghiacciata, i vuoti nello stampo agarosio sono stati riempiti con alginato metacrilato spIked con FITC fibrinogeno marcato. I vuoti riempiti sono stati poi reticolato con raggi UV e il costrutto è stato ripreso con un microscopio a fluorescenza.

Introduzione

Approcci di ingegneria tissutale hanno fatto molti progressi negli ultimi anni per quanto riguarda la rigenerazione di tessuti e organi umani ^19,20. Tuttavia, finora, l'attenzione di ingegneria tissutale è stata spesso limitata ai tessuti che hanno una struttura semplice o piccole dimensioni come la vescica ^21,22 o la pelle ^23-25. Il corpo umano, tuttavia, contiene molti complessi tessuti tridimensionali in cui le cellule e matrice extracellulare sono disposte in modo spazialmente definito. Di produrre questi tessuti, è richiesta una tecnica che può collocare cellule e matrice extracellulare ponteggi all'interno di un costrutt....

Protocollo

1. Preparazione della Soluzione Poloxamer 407

Se disponibile, eseguire la preparazione della soluzione polossalene in una camera fredda (4 ° C). Se non disponibile, posizionare una bottiglia di vetro in un bicchiere pieno di acqua ghiacciata. A temperature più alte la polossamero sarà superiore al punto di gel e non sciogliere correttamente.

1. Aggiungere 60 ml di soluzione di PBS freddo ghiaccio in una bottiglia di vetro e agitare energicamente con un agitatore magnetico.
2. Pesare 24,5 grammi di polossamero e aggiungerlo in piccole quantità per la PBS freddo. Attendere che il polossamero ha parzialmente sciolto prima di a....

Risultati

I risultati rappresentativi mostrano che la tecnica dello stampo inverso (illustrato nella figura 2) creerà un gel strutturato che può essere riempito con un secondo materiale. All'inizio di ogni processo di stampa, i parametri di stampa sono prima ottimizzati. Regolazioni fasi dell'attuale parametri provocheranno costrutti stampati multistrato rappresentati in Figura 3 e Figura 4 quando singole linee vengono stampate. Se lo spessore dello strato (l'ascensore ago dopo u.......

Discussione

Presentiamo qui, per la prima volta, l'uso di un polimero termosensibile per uno stampo sacrificale che può essere rapidamente eluita in acqua fredda a causa del gel-sol transizione di poloxamer di ~ 20 ° C. La velocità dell'intero processo rende polossamero interessante per la rapida creazione di strutture biopolimero che non può essere stampato con una risoluzione adeguata. La tecnica qui descritta può essere utilizzata per patterning un idrogel idrogel all'interno di un altro o per la creazione di canali .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
REAGENTS
Poloxamer (Pluronic F127)	Sigma	P2443
PBS	Invitrogen	10010-015
CAD software	regenHU	BioCAD
Alginato metacrilato	Innovent e.V Technologieentwicklung Jena		Sintetizzato da Innovent per il progetto FP7 Nr NMP4-SL-2009-229292
Fibrinogeno da plasma umano, Alexa Fluor 488 coniugato	Invitrogen	F13191
Litio fenil-2,4,6-trimetilbenzoilfosfinato (LAP)	Innovent e.V Technologieentwicklung Jena		Sintetizzato da Innovent per il progetto FP7 Nr NMP4-SL-2009-229292
Agarose	Lonza	50004
EQUIPMENT
Bioprinter	regenHU	Biofactory
Valve	regenHU	μ m Nozzel Diametro
Ago	regenHU	150 μ m Diametro interno
Zeiss Axioobserver con ApoTome	Zeiss
Sorgente di luce UV	UVP	B-100AP Lampada UV ad alta intensità	100 W