Articolo metodologico

Processo innovativo per la stampa 3D Decellularized matrici

DOI:

10.3791/58720

⸱

7 gennaio 2019

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1Department of Biomedical Engineering, University of Cincinnati, 2Division of Orthopaedic Surgery, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, 3Department of Orthopaedic Surgery, University of Cincinnati

In questo articolo

Sommario

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Questo protocollo descrive la produzione di filamenti di policaprolattone (PCL) con microsfere di acido (PLA) incorporato polilattico che contengono matrici decellularizzate (DM) per la stampa 3D del tessuto strutturale ingegneria costrutti.

Abstract

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3D multimateriali mira a creare personalizzate impalcature che sono biologicamente attivi e ospitare la dimensione desiderata e la geometria. Un backbone termoplastico in grado di fornire stabilità meccanica simile a tessuto nativo mentre agenti biologici offrono spunti compositivi di cellule progenitrici, che conduce alla loro migrazione, proliferazione e differenziazione di ricostituire i tessuti originali / organi1,2. Purtroppo, molti compatibile di stampa 3D, polimeri bioriassorbibili (come l'acido polilattico, PLA) sono stampati a temperature di 210 ° C o superiore - temperature che sono dannose per farmaci biologici. D'altra parte, policaprolattone (PCL), un diverso tipo di poliestere, è un bioriassorbibili, 3D materiale stampabile che ha una temperatura di stampa più delicata di 65 ° C. Di conseguenza, è stato supposto quello tabella extracellulare decellularizzato (DM) contenuto all'interno di una barriera PLA termicamente protettiva potrebbe essere stampato all'interno del filamento PCL e rimangono nella sua conformazione funzionale. In questo lavoro, osteocondrali riparazione era l'applicazione per cui l'ipotesi è stata provata. Come tale, cartilagine suina era decellularized e incapsulata in acido polilattico (PLA) le microsfere che poi sono state estruse con policaprolattone (PCL) nel filamento per produrre costrutti 3D tramite fusa modellazione a deposizione. I costrutti con o senza le microsfere (PLA-DM/PCL e PCL(-), rispettivamente) sono stati valutati per le differenze nelle caratteristiche della superficie.

Introduzione

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Attuali tecniche di ingegneria tessutale per applicazioni cliniche come la ricostruzione dell'osso, della cartilagine, tendineo e legamentoso utilizzano auto - e allotrapianti per riparare il tessuto danneggiato. Ognuna di queste tecniche viene eseguita ordinariamente come "gold standard" nella pratica clinica di prima raccolta del tessuto donatore dal paziente o una corrispondenza cadaverica e poi mettendo il tessuto del donatore nel difetto sito2. Tuttavia, queste strategie sono limitate dalla morbilità del sito donatore, scarsità di sito donatore per grandi difetti, rischio di infezione e di difficoltà a trovare gli innesti che corrispondono....

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Protocollo

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1. ottenere e microsfere di pre-elaborazione

  1. Microsfere di produrre con la matrice desiderata incapsulato (PLA-DM)2.
    Nota: È fondamentale che le microsfere sono di dimensione uniforme. Per questo motivo, la setacciatura di microsfere prima dell'uso è indispensabile. Anche se l'incapsulamento e decellularizzazione di matrice sono stati dettagliati in precedenti pubblicazioni2, segue un breve riassunto del processo.
    1. In primo luogo, raccogliere tappi di cartilagine da porcini arti posteriori. Decellularize la cartilagine in una serie di lavaggi con 0.05% tripsina/0,5 mm tetrasodio l'acido etilendiammino....

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Risultati

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Dopo setacciatura, microsfere dovrebbero apparire uniforme e liberi da aggregati. In SEM, le microsfere setacciate possono avere piccoli pori sulla loro superficie, ma in caso contrario sarà sferica e liscia, come mostrato nella Figura 1. Tutti i filamenti estrusi devono essere di diametro uniforme e di sezione circolare. Un filamento contenente microsfere (PLA-DM/PCL) avrà un leggermente più opaco a finire, mentre un solo PCL (PCL(-)) filamento apparirebbe p.......

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Discussione

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Entrambi decellularized matrici e 3D stampato scaffold PCL sono stati indicati in modo indipendente per permettere l'adesione e la proliferazione delle cellule, convalidando il loro uso per osteocondrali riparazione10,11,12. L'uso della matrice decellularizzati in ingegneria approcci alla riparazione tissutale è stato oggetto di molto interesse e successo nel recente passato2,.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

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Questo progetto è stato parzialmente finanziato da una sovvenzione da società ortopedica pediatrica del Nord America (POSNA) e il National Institutes of Health concedere NIBIB R21EB025378-01 (assegno di ricerca di Bioingegneria esplorativo).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
SetacciatriceHaver & Setaccio puro Boecker TylerRo-Tap RX 29-E
90 umFisherbrand170328156n. 170
Setaccio 53 umFisherbrand162513588n. 270
Setaccio 106 umFisherbrand162018121n. 140
Sputter coaterLeican/a
Microscopio elettronico a scansioneHitachi, USAn/a
Filabot EX2Filabot.comFB00061
Filabot SpoolerFilabot.comFB00073
CAPA 6506Perstorp24980-41-4
Soluzione salina tamponata con fosfato, PBSGibco10010023
6" FanComfort Zone, Amazonn/a
Bagno d'acqua ad ultrasuoniCole ParmerSK-08895-13
DreamerFlashForgen/a
Miscelatore a tamburoSu misuran/aAttrezzatura simile: https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&persist=true&ip=
no& gclid=CjwKCAjw-
dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0
dTjsraEsBGfhMEH7ytx
LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_
ixoC9GwQAvD_BwE
Micro BalanceMettler Toledo, Fisher Scientific01-913-851
Simplify3DSimplify3Dn/a
SolidWorksSolidWorksn/a
Microsfereprodotte internamente, vedi contemporaneamente presentato JoVE presentazione
p-nitrofenil fosfato, sale disodico, esaidratoMillipore4876-5GM
Fosfatasi, alcalinaRoche Diagnostics GmbH10 713 023 001
Lettore di assorbanzaTecanSunrise
Tris-HCl BufferSigma-AldrichT6455-100ML
Agitatore riscaldatoNuovo Brunswick ScientificExcella E24

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hutchmaker, D., Teoh, S., Zein, I., Ng, K. W., Schantz, J. -T., Leahy, J. C. Design and Fabrication of a 3D Scaffold for Tissue Engineering Bone. Synthetic Bioabsorbable Polymers and Implants. 15 (2), 845-847 (1988).
  2. Ghosh, P., Gruber, S. M. S., Lin, C. -Y., Whitlock, P. Microspheres containing decellularized cartilage induce chondrogenesis and remain functional after incorporation within a poly(caprolactone) filament useful for fabricating a 3D scaffold. Biofabrication. , (201....

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Biostampa 3Dmatrice decellularizzatafilamento di policaprolattonemicrosfere di acido polilatticomodellazione a deposizione fusapreparazione tramite agitatore a setacciocontrollo della temperatura dell estrusoreregolazione del diametro del filamentomicroscopia elettronica a scansionescaffold per l ingegneria tessutale

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