Name: Idrogel fotoregistrabili in bioprinting 3D per studiare lattivazione dei fibroblasti (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-30T12:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: Scopri la biostampa 3D con idrogeli fotoregistrabili per modellare il tessuto polmonare e studiare l'attivazione dei fibroblasti in risposta alla rigidità della matrice extracellulare.

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Gli autori desiderano ringraziare il Dr. Adam Feinberg (Carnegie Mellon University) e coloro che hanno ospitato il 3D Bioprinting Open-Source Workshop. Queste persone hanno reso possibile l'apprendimento delle tecniche di bioprinting FRESH e la costruzione della biostampante 3D utilizzata per questi studi. Inoltre, gli autori vorrebbero riconoscere Biorender.com, che è stato utilizzato per produrre figure in questo manoscritto. Questo lavoro è stato sostenuto da più gruppi o fonti di finanziamento, tra cui la Rose Community Foundation (DDH e CMM), un Colorado Pulmonary Vascular Disease Research Award (DDH e CMM), la National Science Foundation nell'ambito dell'Award 1941401 (CMM), il Dipartimento dell'Esercito nell'ambito del premio W81XWH-20-1-0037 (CMM), il National Cancer Institute del NIH nell'ambito del premio R21 CA252172 (CMM), il Ludeman Family Center for Women's Health Research presso l'Università del Colorado Anschutz Medical Campus (DDH e CMM), il National Heart, Lung, and Blood Institute del National Institutes of Health con i premi R01 HL080396 (CMM), R01 HL153096 (CMM), F31 HL151122 (DDH) e T32 HL072738 (DDH e AT).

Idrogel biostampati fototunable per sondare le risposte cellulari all'irrigidimento della ECM

<ol><li>Ahrens, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+cellular+alignment+in+engineered+cardiac+tissue+via+bioprinting+anisotropic+organ+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Programming cellular alignment in engineered cardiac tissue via bioprinting anisotropic organ building blocks.</a> Advanced Materials. 34 (26), e2200217(2022).</li>
<li>Lin, N. Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renal+reabsorption+in+3D+vascularized+proximal+tubule+models%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Renal reabsorption in 3D vascularized proximal tubule models.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (12), 5399-5404 (2019).</li>
<li>Grigoryan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multivascular+networks+and+functional+intravascular+topologies+within+biocompatible+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels.</a> Science. 364 (6439), 458-464 (2019).</li>
<li>Kang, Y., Datta, P., Shanmughapriya, S., Ozbolat, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+tumor+models+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of tumor models for cancer research.</a> ACS Applied Biomaterials. 3 (9), 5552-5573 (2020).</li>
<li>Davis-Hall, D., Thomas, E., Pena, B., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted%2C+phototunable+hydrogel+models+for+studying+adventitial+fibroblast+activation+in+pulmonary+arterial+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted, phototunable hydrogel models for studying adventitial fibroblast activation in pulmonary arterial hypertension.</a> Biofabrication. 15 (1), (2022).</li>
<li>Mirdamadi, E., Tashman, J. W., Shiwarski, D. J., Palchesko, R. N., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FRESH+3D+bioprinting+of+a+full-size+model+of+the+human+heart%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">FRESH 3D bioprinting of a full-size model of the human heart.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 6 (11), 6453-6459 (2020).</li>
<li>Shiwarski, D. J., Hudson, A. R., Tashman, J. W., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+FRESH+3D+printing+as+a+platform+for+advanced+tissue+biofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Emergence of FRESH 3D printing as a platform for advanced tissue biofabrication.</a> APL Bioengineering. 5 (1), 010904(2021).</li>
<li>Petrou, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clickable+decellularized+extracellular+matrix+as+a+new+tool+for+building+hybrid+hydrogels+to+model+chronic+fibrotic+diseases+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Clickable decellularized extracellular matrix as a new tool for building hybrid hydrogels to model chronic fibrotic diseases in vitro.</a> Journal of Materials Chemistry B. 8 (31), 6814-6826 (2020).</li>
<li>Hewawasam, R. S., Blomberg, R., Serbedzija, P., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+modification+of+human+decellularized+extracellular+matrix+for+incorporation+into+phototunable+hybrid+hydrogel+models+of+tissue+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Chemical modification of human decellularized extracellular matrix for incorporation into phototunable hybrid hydrogel models of tissue fibrosis.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 15 (12), 15071-15083 (2023).</li>
<li>Saleh, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+hybrid+hydrogels+comprised+healthy+or+diseased+decellularized+extracellular+matrix+to+study+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+and+Molecular+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Engineering hybrid hydrogels comprised healthy or diseased decellularized extracellular matrix to study pulmonary fibrosis.</a> Cellular and Molecular Bioengineering. 15 (5), 505-519 (2022).</li>
<li>Guvendiren, M., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+to+probe+short-+and+long-term+cellular+responses+to+dynamic+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels to probe short- and long-term cellular responses to dynamic mechanics.</a> Nature Communications. 3, 792(2012).</li>
<li>Rosales, A. M., Vega, S. L., DelRio, F. W., Burdick, J. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+with+reversible+mechanics+to+probe+dynamic+cell+microenvironments%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition+English%22%5BJournal%5D)">Hydrogels with reversible mechanics to probe dynamic cell microenvironments.</a> Angewandte Chemie International Edition English. 56 (40), 12132-12136 (2017).</li>
<li>Wynn, T. A., Ramalingam, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+fibrosis%3A+therapeutic+translation+for+fibrotic+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of fibrosis: therapeutic translation for fibrotic disease.</a> Nature Medicine. 18 (7), 1028-1040 (2012).</li>
<li>Huertas, A., Tu, L., Humbert, M., Guignabert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+inflammation+within+the+vascular+wall+in+pulmonary+arterial+hypertension%3A+more+than+a+spectator%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Chronic inflammation within the vascular wall in pulmonary arterial hypertension: more than a spectator.</a> Cardiovascular Research. 116 (5), 885-893 (2020).</li>
<li>Kendall, R. T., Feghali-Bostwick, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibroblasts+in+fibrosis%3A+novel+roles+and+mediators%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Fibroblasts in fibrosis: novel roles and mediators.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 123(2014).</li>
<li>Parker, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibrotic+extracellular+matrix+activates+a+profibrotic+positive+feedback+loop%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Fibrotic extracellular matrix activates a profibrotic positive feedback loop.</a> The Journal of Clinical Investigation. 124 (4), 1622-1635 (2014).</li>
<li>Habiel, D. M., Hogaboam, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneity+in+fibroblast+proliferation+and+survival+in+idiopathic+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Heterogeneity in fibroblast proliferation and survival in idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 2(2014).</li>
<li>Hu, C. J., Zhang, H., Laux, A., Pullamsetti, S. S., Stenmark, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+contributing+to+persistently+activated+cell+phenotypes+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanisms contributing to persistently activated cell phenotypes in pulmonary hypertension.</a> The Journal of Physiology. 597 (4), 1103-1119 (2019).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+fibroblasts+with+a+proinflammatory+epigenetically+altered+phenotype+in+severe+hypoxic+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Immunology%22%5BJournal%5D)">Emergence of fibroblasts with a proinflammatory epigenetically altered phenotype in severe hypoxic pulmonary hypertension.</a> The Journal of Immunology. 187 (5), 2711-2722 (2011).</li>
<li>Hinton, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+complex+biological+structures+by+freeform-reversible+embedding+of+suspended+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform-reversible embedding of suspended hydrogels.</a> Science Advances. 1 (9), e1500758(2015).</li>
<li>Brown, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+photocrosslinking+of+click+hydrogels+to+probe+myoblast+mechanotransduction+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Secondary photocrosslinking of click hydrogels to probe myoblast mechanotransduction in three dimensions.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (37), 11585-11588 (2018).</li>
<li>Ondeck, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamically+stiffened+matrix+promotes+malignant+transformation+of+mammary+epithelial+cells+via+collective+mechanical+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Dynamically stiffened matrix promotes malignant transformation of mammary epithelial cells via collective mechanical signaling.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (9), 3502-3507 (2019).</li>
<li>Caliari, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+for+investigating+the+dynamics+of+hepatic+stellate+cell+mechanotransduction+during+myofibroblast+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels for investigating the dynamics of hepatic stellate cell mechanotransduction during myofibroblast activation.</a> Scientific Reports. 6, 21387(2016).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback+amplification+of+fibrosis+through+matrix+stiffening+and+COX-2+suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Feedback amplification of fibrosis through matrix stiffening and COX-2 suppression.</a> Journal of Cell Biology. 190 (4), 693-706 (2010).</li>
<li>Tschumperlin, D. J., Ligresti, G., Hilscher, M. B., Shah, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanosensing+and+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Mechanosensing and fibrosis.</a> The Journal of Clinical Investigation. 128 (1), 74-84 (2018).</li>
<li>Chelladurai, P., Seeger, W., Pullamsetti, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+metalloproteinases+and+their+inhibitors+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Matrix metalloproteinases and their inhibitors in pulmonary hypertension.</a> European Respiratory Journal. 40 (3), 766-782 (2012).</li>
<li>Caracena, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alveolar+epithelial+cells+and+microenvironmental+stiffness+synergistically+drive+fibroblast+activation+in+three-dimensional+hydrogel+lung+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials+Science%22%5BJournal%5D)">Alveolar epithelial cells and microenvironmental stiffness synergistically drive fibroblast activation in three-dimensional hydrogel lung models.</a> Biomaterials Science. 10 (24), 7133-7148 (2022).</li>
<li>Ruskowitz, E. R., DeForest, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteome-wide+analysis+of+cellular+response+to+ultraviolet+light+for+biomaterial+synthesis+and+modification%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Proteome-wide analysis of cellular response to ultraviolet light for biomaterial synthesis and modification.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 5 (5), 2111-2116 (2019).</li>
<li>Kruse, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+pH+on+cell+viability%2C+cell+migration%2C+cell+proliferation%2C+wound+closure%2C+and+wound+reepithelialization%3A+In+vitro+and+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair+and+Regeneration%22%5BJournal%5D)">The effect of pH on cell viability, cell migration, cell proliferation, wound closure, and wound reepithelialization: In vitro and in vivo study.</a> Wound Repair and Regeneration. 25 (2), 260-269 (2017).</li>
<li>Filippi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfusable+biohybrid+designs+for+bioprinted+skeletal+muscle+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Perfusable biohybrid designs for bioprinted skeletal muscle tissue.</a> Advanced Healthcare Materials. , e1500758(2023).</li>
<li>Matthiesen, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astrocyte+3D+culture+and+bioprinting+using+peptide-functionalized+hyaluronan+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+and+Technology+of+Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Astrocyte 3D culture and bioprinting using peptide-functionalized hyaluronan hydrogels.</a> Science and Technology of Advanced Materials. 24 (1), 2165871(2023).</li>
<li>Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+a+skin+patch+with+dual-crosslinked+gelatin+%28GelMA%29+and+silk+fibroin+%28SilMA%29%3A+An+approach+to+accelerating+cutaneous+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">Bioprinting a skin patch with dual-crosslinked gelatin (GelMA) and silk fibroin (SilMA): An approach to accelerating cutaneous wound healing.</a> Materials Today Bio. 18, 100550(2023).</li>
<li>Bliley, J. M., Shiwarski, D. J., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted+human+tissue+and+the+path+toward+clinical+translation%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation.</a> Science Translational Medicine. 14 (666), eabo7047(2022).</li>
</ol>

Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare. Parti di questo manoscritto sono riprodotte con il permesso di © IOP Publishing https://doi.org/10.1088/1758-5090/aca8cf. 5 Tutti i diritti riservati.

Le reazioni di polimerizzazione a doppio stadio in risposta all'esposizione controllata alla luce possono irrigidire i biomateriali con controllo spaziale e temporale. Diversi studi hanno sfruttato questa tecnica per valutare le interazioni cellula-matrice in varie piattaforme 5,8,9,10,11,21,22,23.<sup class="xref"...

La biostampa 3D è una tecnologia trasformativa che consente ai ricercatori di depositare con precisione cellule e biomateriali all'interno di volumi 3D e ricreare la complessa struttura gerarchica dei tessuti biologici. Nell'ultimo decennio, i progressi nella biostampa 3D hanno creato tessuti cardiaci umani1 battenti, modelli funzionali di tessuti renali2, modelli di scambio gassoso all'interno del polmone3 e modelli tumorali per la ricerca sul cancro4. L'invenzione di tecniche di bioprinting 3D embedded, come la bioprinting FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel), ha reso possibile la riproduzione di strutture complesse dei tessuti molli come i vasi sanguigni polmonari5 e persino il cuore umano6 in 3D. La biostampa 3D FRESH facilita la stampa strato per strato di bioink morbidi e a bassa viscosità attraverso l'estrusione in un bagno di supporto per assottigliamento al taglio. Il bagno di supporto è costituito da un materiale come microparticelle di gelatina strettamente impacchettate che funge da plastica Bingham e mantiene la forma e la struttura previste del bioink dopo la stampa. Una volta che il costrutto stampato si è solidificato, il bagno di supporto può essere sciolto aumentando la temperatura a 37 °C7.
Un recente articolo di revisione ha riassunto i materiali che sono stati biostampati in 3D in varie pubblicazioni utilizzando la tecnica FRESH. Questi materiali di derivazione naturale vanno dal collagene di tipo I all'acido ialuronico metacrilato e rappresentano diversi meccanismi di gelificazione7. La maggior parte degli studi di ricerca eseguiti utilizzando questa tecnica di bioprinting 3D impiegano biomateriali statici che non cambiano in risposta a stimoli esterni. I biomateriali idrogel fototunable dinamici sono stati utilizzati dal nostro laboratorio e da altri 8,9,10,11,12 per modellare una varietà di malattie fibrotiche. A differenza dei biomateriali statici, i bioink fotoregistrabili consentono di creare un modello ammorbidito con un valore di modulo elastico inferiore e successivamente irrigidito per esplorare le risposte cellulari all'aumento dell'irrigidimento microambientale.
Le malattie fibrotiche sono caratterizzate da un aumento della produzione di matrice extracellulare che può causare cicatrici e irrigidimenti13. L'irrigidimento dei tessuti può causare ulteriori lesioni e la distruzione del tessuto colpito, causando danni permanenti agli organi e persino la morte; I disturbi fibrotici sono responsabili di un terzo della mortalità in tutto il mondo. I fibroblasti producono una matrice extracellulare in eccesso e aberrante in questo stato di malattia14,15. L'aumento della proliferazione dei fibroblasti e la deposizione di matrice extracellulare irrigidiscono ulteriormente il tessuto e attivano un ciclo di feedback positivo profibrotico16,17,18,19. Lo studio dell'attivazione dei fibroblasti è fondamentale per comprendere le malattie fibrotiche. Qui presentiamo l'ipertensione arteriosa polmonare umana (PAH) come esempio di un disturbo fibrotico in cui è importante imitare la geometria 3D del vaso sanguigno utilizzando la biostampa 3D e introdurre le capacità di irrigidimento dinamico degli idrogel fototabili. La PAH è una condizione in cui la pressione nelle arterie polmonari principali supera i livelli normali e applica uno sforzo al cuore, aumentando l'attivazione dei fibroblasti avventiziali dell'arteria polmonare umana (HPAAF) e irrigidendo i tessuti dei vasi sanguigni16,17,18,19. Una formulazione fototabile di poli(glicole etilenico)-alfa metacrilato (PEGαMA) bioink consente l'irrigidimento temporale nei costrutti e aiuta a modellare sia il tessuto sano che la progressione della malattia 5,8,9,10. Lo sfruttamento di questa caratteristica unica consente di quantificare l'attivazione e la proliferazione dell'HPAAF in risposta all'irrigidimento microambientale in 3D e può fornire preziose informazioni sui meccanismi cellulari coinvolti in questa malattia. Il protocollo qui descritto consentirà ai ricercatori di creare modelli 3D che ricapitolano i cambiamenti nel microambiente extracellulare durante la progressione della malattia o la riparazione dei tessuti e studiano l'attivazione dei fibroblasti.

<table><tbody><tr><td>Kit radiometro/fotometro AccuMax</td><td>Spectronics Corporation</td><td>XPR-3000</td><td>Per misurare l'intensità della luce, utilizzato per l'irrigidimento</td></tr><tr><td>dell'acido acetico.</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP2401-500</td><td>Utilizzato durante la sintesi PEGaMA</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fisher Scientific</td><td>A184</td><td>Utilizzato con le criosezioni</td></tr><tr><td>ActinGreen 488 ReadyProbes</td><td>Fisher Scientific</td><td>R37110</td><td>Utilizzato per la colorazione di</td></tr><tr><td>fogli di alluminio</td><td>Reynolds</td><td>F28028</td><td></td></tr><tr><td>Tetraidrofurano anidro (THF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757-1L</td><td>Usato durante la sintesi del PEGaMA</td></tr><tr><td>Argon Gas compresso</td><td>Airgas</td><td>AR R300</td><td>Utilizzato durante la sintesi del PEGaMA</td></tr><tr><td>8 Braccio Poli(etilenglicol)-idrossile (PEG-OH)</td><td>JenKem Technology</td><td>8ARM-PEG-10K</td><td>Utilizzato durante la sintesi del PEGaMA</td></tr><tr><td>Filtro passa-banda a 365 nm</td><td>Edmund Optics</td><td>65-191</td><td>Utilizzato per il fotoirrigidimento</td></tr><tr><td>dell'albumina sierica bovina (BSA)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP9700-100</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Buchner Funnel</td><td>Quark Glass</td><td>QFN-8-14</td><td>Utilizzato durante la sintesi PEGaMA</td></tr><tr><td>Calcein AM</td><td>Invitrogen</td><td>65-0853-39</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Celite 545 (Filtration Aid)</td><td>EMD Millipore</td><td>CX0574-1</td><td>Utilizzato durante la sintesi PEGaMA</td></tr><tr><td>Vetrini per microscopio caricati</td><td>Globe Scientific</td><td>1358W</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform-d</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151823-10X0.75ML</td><td>Utilizzato per caratterizzare PEGaMA</td></tr><tr><td>Click-iT Plus EdU Kit di proliferazione cellulare</td><td>Invitrogen</td><td>C10637</td><td>Utilizzato per la colorazione di</td></tr><tr><td>provette coniche da 50 mL</td><td>CELLTREAT</td><td>667050B</td><td></td></tr><tr><td>Kit di sicurezza criogenica</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-25000-85</td><td></td></tr><tr><td>Cryostat</td><td>Leica</td><td>CM 1850-3-1</td><td></td></tr><tr><td>Tubo per dialisi</td><td>Repligen</td><td>132105</td><td></td></tr><tr><td>4',6-Diamidino-2-Phylindole (DAPI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9542-1MG</td><td>Utilizzato per la colorazione dell'etere</td></tr><tr><td>dietilico</td><td>Fisher Scientific</td><td>E1384</td><td>Utilizzato durante la sintesi di PEGaMA</td></tr><tr><td>1,4-ditiotreitolo (DTT)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10197777001</td><td>componente Bioink</td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM)</td><td>Cytiva</td><td>SH30271. </td><td></td></tr><tr><td>Carta da filtro</td> FS <td>Whatman</td><td>1001-090</td><td>Utilizzato durante la sintesi PEGaMA</td></tr><tr><td>Freezone 2.5L Sistema di liofilizzazione</td><td>Labconco</td><td>LA-2.5LR</td><td>Liofilizzatore</td></tr><tr><td>Fusion 360</td><td>Autodesk</td><td>N/A Download</td><td>del software</td></tr><tr><td>Siringa a tenuta di gas da 2,5 mL</td><td>Hamilton</td><td>81420</td><td>Utilizzato per il bioprinting</td></tr><tr><td>15 Gauge 1.5" IT Series Tip</td><td>Jensen Global</td><td>JG15-1.5X</td><td>Utilizzato per la biostampa</td></tr><tr><td>30 Gauge 0.5" HP Series Tip</td><td>Jensen Global</td><td>JG30-0.5HPX</td><td>Utilizzato per la bioprinting</td></tr><tr><td>Capra Anti-Topo Alexa Fluor 555 Anticorpo</td><td>Fisher Scientific</td><td>A21422</td><td>Utilizzato per la colorazione</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Fisher Scientific</td><td>C2H5NO2</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Emocitometro</td><td>Fisher Scientific</td><td>1461</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst</td><td>Thermo Scientific</td><td>62249</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>dei fibroblasti avventiziali dell'arteria polmonare umana (HPAAF)</td><td>AcceGen</td><td>ABC-TC3773&nbsp;</td><td>Da un paziente maschio di 2 anni</td></tr><tr><td>Acido cloridrico (HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144-500</td><td>Utilizzato per regolare il pH delle soluzioni</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>National Institutes of Health (NIH)</td><td>N/A Download</td><td>gratuito del software</td></tr><tr><td>ImmEdge&reg; Pen</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-4000</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Incubatore</td><td>VWR</td><td>VWR51014991</td><td></td></tr><tr><td>LifeSupport Gelatina Impasto di microparticelle (Gelatin Slurry)</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5244-10GM</td><td>Utilizzato per la bioprinting</td></tr><tr><td>Microscopio ottico</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>Microscopio a luce invertita</td></tr><tr><td>Litio fenil-2,4,6-Trimetilbenzoilfosfinato ( LAP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>900889-5G</td><td>Fotoiniziatore utilizzato per il fotoirrigidimento</td></tr><tr><td>dell'azoto liquido</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>LulzBot Mini 2&nbsp;</td><td>LulzBot</td><td>N/A</td><td>Bioprinter adattato</td></tr><tr><td>Metacrilossietiltiocarbamil Rodamina B&nbsp;</td><td>Poliscienze Inc.</td><td>669775-30-8</td><td></td></tr><tr><td>2-metilbutano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M32631-4L</td><td></td></tr><tr><td>Microman pistoni capillari CP1000</td><td>VWR</td><td>76178-166</td><td>Puntali per pipette a spostamento positivo</td></tr><tr><td>Reticolante degradabile MMP2 (KCGGPQGIWGQGCK)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Bioink componente</td></tr><tr><td>Topo Anticorpo monoclonale umano &alpha; SMA</td><td>Fisher Scientific</td><td>MA5-11547</td><td>Utilizzato per la colorazione</td></tr><tr><td>OmniCure Serie 2000</td><td>&nbsp; Sorgente</td> di luce UV Lumen Dynamics <td>S2000-XLA</td><td>utilizzata per il fotoirrigidimento</td></tr><tr><td>della paraformaldeide (PFA)&nbsp;</td><td>Microscopia elettronica Sciences</td><td>15710</td><td>Utilizzato per fissare i campioni Misuratore di</td></tr><tr><td>pH</td><td>Mettler Toledo</td><td>FP20&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Strisce pH</td><td>Cytiva</td><td>10362010</td><td></td></tr><tr><td>soluzione salina tamponata con fosfato (PBS)</td><td>Hyclone Laboratories, Inc.</td><td>Cytiva SH30256. </td><td></td></tr><tr><td>Set di pipette</td> FS <td>Fisher Scientific</td><td>14-388-100</td><td></td></tr><tr><td>10 &micro; L Puntali per pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1120-3710</td><td></td></tr><tr><td>20 & micro; L Puntali per pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1183-1510</td><td></td></tr><tr><td>200 &; L Puntali per pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1111-0700</td><td></td></tr><tr><td>1000 &; micro; L Puntali per pipette</td><td>USA Scientific</td><td>1111-2721</td><td></td></tr><tr><td>Poli(Glicole etilenico)-Alfa Metacrilato (PEG&alfa; MA)</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Fare riferimento al manoscritto per le fasi di sintesi</td></tr><tr><td>Poli(ossido di etilene) (PEO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372773-250G</td><td>Componente Bioink</td></tr><tr><td>Pipetta a spostamento positivo</td><td>Fisher Scientific</td><td>FD10004G</td><td>100-1000 &; L</td></tr><tr><td>Idrossido di potassio (KOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221473-500G</td><td>Utilizzato per regolare il pH delle soluzioni</td></tr><tr><td>Reagente antidissolvenza ProLong Gold</td><td>Invitrogen</td><td>P36930</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Pronterface</td><td>All3DP</td><td>N/A</td><td>Download del software</td></tr><tr><td>Ioduro di propidio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4864-10ML</td><td>Utilizzato per la colorazione del</td></tr><tr><td>peptide RGD (CGRGDS)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Componente Bioink</td></tr><tr><td>Bilanciere</td><td>VWR</td><td>10127-876</td><td></td></tr><tr><td>Evaporatore rotante&nbsp;</td><td>Thomas Scientific</td><td>11100V2022</td><td>Utilizzato durante la sintesi PEGaMA</td></tr><tr><td>Graffe</td> per<td>elastici</td><td>808659</td><td></td></tr><tr><td>Schlenk Flask&nbsp;</td><td>Kemtech America</td><td></td><td>F902450 Utilizzato durante la sintesi di PEGaMA</td></tr><tr><td>Slic3r</td><td>Slic3r</td><td>N/A</td><td>Download del software</td></tr><tr><td>Smooth Muscle Cell Growth Medium-2 (SmGM-2) BulletKit</td><td>Lonza</td><td>CC-3182</td><td>Il kit contiene componenti CC-3181 e CC-4149</td></tr><tr><td>Idruro di sodio&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223441-50G</td><td>Utilizzato durante la sintesi PEGaMA</td></tr><tr><td>Centrifuga Sorvall ST 40R</td><td>Fisher Scientific</td><td>75-004-525</td><td></td></tr><tr><td>Agitatore VWR</td><td></td><td>58948-091</td><td></td></tr><tr><td>Filtro per siringa</td><td>VWR</td><td>28145-483</td><td>Utilizzato per sterili soluzioni</td></tr><tr><td>filtranti T-75 Pallone trattato con coltura tissutale</td><td>VWR</td><td>82050-856</td><td>Utilizzato per il lavoro</td></tr> <tr>di coltura cellulare<td>Tissue-Tek Cyromold</td><td>Sakura</td><td>4557</td><td></td></tr><tr><td>Tissue-Tek O.C.T Compound (OCT)</td><td>Sakura</td><td>4583</td><td></td></tr><tr><td>Tris(2-Carbossietil) Fosfina (TCEP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C4706-2G</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Fisher Bioreagents</td><td>C34H622O11</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Trypan Blue</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8154-20ML</td><td>Utilizzato per la coltura cellulare lavoro</td></tr><tr><td>0,05% tripsina-EDTA</td><td>Gibco</td><td>25-300-062</td><td>Utilizzato per il lavoro di coltura cellulare</td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Fisher Bioreagents</td><td>C58H114O26</td><td>Utilizzato durante il processo di colorazione</td></tr><tr><td>Microscopio verticale</td><td>Olympus</td><td>BX63F</td><td>Capacità del microscopio fluorescente</td></tr><tr><td>Bagno d'acqua</td><td>PolyScience</td><td>WBE20A11B</td><td></td></tr><tr><td>Piastre per colture tissutali a 24 pozzetti</td><td>Corning</td><td>Telefono 3527</td><td></td></tr></tbody></table>

idrogel fotoregistrabili in bioprinting 3d per studiare l'attivazione dei fibroblasti

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Gli idrogel fototabili possono trasformarsi spazialmente e temporalmente in risposta all'esposizione alla luce. L'incorporazione di questi tipi di biomateriali nelle piattaforme di coltura cellulare e l'innesco dinamico dei cambiamenti, come l'aumento della rigidità microambientale, consente ai ricercatori di modellare i cambiamenti nella matrice extracellulare (ECM) che si verificano durante la progressione della malattia fibrotica. In questo articolo, viene presentato un metodo per la biostampa 3D di un biomateriale idrogel fototabile in grado di eseguire due reazioni di polimerizzazione sequenziale all'interno di un bagno di supporto di gelatina. La tecnica di bioprinting FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) è stata adattata regolando il pH del bagno di supporto per facilitare una reazione di addizione di Michael. In primo luogo, il bioink contenente poli(glicole etilenico)-alfa metacrilato (PEGαMA) è stato fatto reagire fuori stechiometria con un reticolante degradabile in cella per formare idrogel morbidi. Questi idrogel morbidi sono stati successivamente esposti al fotoinitatore e alla luce per indurre l'omopolimerizzazione di gruppi non reagiti e irrigidire l'idrogel. Questo protocollo copre la sintesi dell'idrogel, la biostampa 3D, il fotoirrigidimento e la caratterizzazione degli endpoint per valutare l'attivazione dei fibroblasti all'interno di strutture 3D. Il metodo qui presentato consente ai ricercatori di biostampare in 3D una varietà di materiali che subiscono reazioni di polimerizzazione catalizzate dal pH e potrebbe essere implementato per progettare vari modelli di omeostasi, malattia e riparazione dei tessuti.

Questo protocollo descrive come biostampare in 3D idrogel fototabili all'interno di un bagno di supporto per creare costrutti in grado di irrigidirsi dinamici e temporali per studiare l'attivazione dei fibroblasti in geometrie che imitano i tessuti umani. In primo luogo, il protocollo ha spiegato come sintetizzare PEGαMA, la spina dorsale di questo sistema polimerico fototabile. Le misurazioni della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) hanno mostrato una funzionalizzazione riuscita del PEGαMA al 96,5% (<st...

Questo articolo descrive come biostampare in 3D idrogel fototabili per studiare l'irrigidimento della matrice extracellulare e l'attivazione dei fibroblasti.

Idrogel fotoregistrabili in bioprinting 3D per studiare l'attivazione dei fibroblasti

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...

Abbiamo progettato modelli 3D di tessuto polmonare per aiutare il mondo a respirare più facilmente. La nostra missione è quella di utilizzare biomateriali e tecniche 3D come la stampa 3D per costruire piattaforme che ci aiutino a capire cosa sta causando malattie polmonari croniche e come trattare meglio queste condizioni. Una sfida sperimentale nella nostra ricerca è la difficoltà di stampare in 3D materiali morbidi in forme complesse.Depositiamo con precisione le cellule stampando il nostro bioink e il bagno di supporto per l'assottigliamento dei tessuti che aiuta a mantenere la loro forma durante il processo di stampa. I nostri biomateriali forniscono il controllo delle proprietà meccaniche del campione durante l'intero corso dell'esperimento. Questa formulazione consente ai ricercatori di far crescere le cellule in un idrogel che corrisponde alla rigidità del tessuto polmonare sano e malato.Gli utenti possono decidere quando irrigidire i campioni e misurare le risposte cellulari. I biomateriali foto-sintonizzabili utilizzati in questo protocollo consentono di creare un modello ammorbidito, che può essere successivamente irrigidito per esplorare le risposte cellulari all'irrigid

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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.

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

Descriviamo un insieme di protocolli che, insieme, forniscono un bioink idrogel tessuto-mimando con le quali costrutti di tessuto 3-D funzionali e vitali possono essere bioprinted per l'utilizzo in applicazioni di screening in vitro.

Bioprinting Cellularized Costruisce Utilizzando un tessuto-specifici idrogel Bioink

L'imaging FRET (Förster resonance energy transfer) è un potente strumento per studi di biologia cellulare in tempo reale. Qui viene presentato un metodo per l'imaging di cellule FRET in microambienti fisiologici tridimensionali (3D) di idrogel utilizzando la microscopia a epifluorescenza convenzionale. Viene descritta un'analisi per le sonde FRET raziometriche che produce rapporti lineari nell'intervallo di attivazione.

FRET Imaging in idrogel tridimensionali

Cartilagine e pelle analoghi erano bioprinted utilizzando un bioink nanocellulose-alginato basato. Il bioinks erano cellularizzati prima della stampa tramite un'unità di miscelazione passiva di passaggio singolo. I costrutti sono stati dimostrati per essere uniformemente cellularizzati, hanno alta attuabilità e mostre favorevoli marcatori di differenziazione.

Multimateriali di cartilagine e pelle tessuto analoghi utilizzando un romanzo passivo unità tecnica di miscelazione per Bioink Precellularization

Abbiamo sviluppato un modello di cancro al seno eterogeneo costituito da cellule del tumore e del fibroblasto immortalate incorporate in un bioink di alginato/gelatina bioprintable. Il modello ricapitola il microambiente tumorale in vivo e facilita la formazione di sferoidi multicellulari tumore, producendo la comprensione dei meccanismi di tumorigenesi di guida.

Bioprintable alginato/gelatina idrogel 3D In Vitro sistemi modello inducono la formazione di sferoide di cella

Presentato qui è un metodo per la biostampa 3D di gelatina methacryloyl.

Protocolli di biostampa 3D di Gelatin Abasecryloyl Hydrogel Based Bioinks

Qui, abbiamo sviluppato una nuova strategia modificata multistrato per bioinks a forma di liquido (gelatina methacryloyl con bassa viscosità) per prevenire la sedimentazione di cellule incapsulate.

Utilizzo di Bioinchiostro idrogel multistrato nella biostampa tridimensionale per la distribuzione omogenea delle cellule

Il metodo presentato prevede lo stiramento uniassiale di idrogel morbidi 3D incorporati nella gomma siliconica, consentendo al contempo la microscopia confocale viva. Vengono dimostrate la caratterizzazione dei ceppi idrogel esterni e interni e l'allineamento delle fibre. Il dispositivo e il protocollo sviluppati possono valutare la risposta delle cellule a vari regimi di deformazione.

Ceppo controllato di idrogel 3D in imaging a microscopia dal vivo

La lavorazione a taglio durante la formazione di idrogel provoca la produzione di sospensioni di microgel che si tagliano sottili ma si ristrutturano rapidamente dopo la rimozione delle forze di taglio. Tali materiali sono stati utilizzati come matrice di supporto per la bioprinting di strutture complesse e cariche di cellule. Qui vengono descritti i metodi utilizzati per produrre il letto di supporto e i bioink compatibili.

Gel fluidi di agarosio formati dalla lavorazione a taglio durante la gelificazione per la bioprinting 3D sospesa

Questo studio introduce un nuovo bagno di sospensione sub-microgel di κ-carragenina, che mostra notevoli proprietà di transizione reversibile di inceppamento-sbloccaggio. Questi attributi contribuiscono alla costruzione di tessuti e organi biomimetici nel bioprinting 3D incorporato. La stampa di successo di tessuti simili al cuore/all'esofago con alta risoluzione e crescita cellulare dimostra applicazioni di bioprinting e ingegneria tissutale di alta qualità.

Bioprinting incorporato di strutture simili a tessuti utilizzando il terreno sub-microgel di κ-carragenina

Scopri la biostampa 3D con idrogeli fotoregistrabili per modellare il tessuto polmonare e studiare l'attivazione dei fibroblasti in risposta alla rigidità della matrice extracellulare.

Idrogel fotoregistrabili in bioprinting 3D per studiare l'attivazione dei fibroblasti

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