2015年9月11日
設計されたマイクロチャネルを持つ骨のようなテンプレートを作成するための段階的な一般的なプロセスが提示されます。テンプレートの高い吸収能力と保持能力は、マイクロチャネルを介した毛細管現象によって実証されます。
この手順の全体的な目標は、欠落または損傷した骨を修復する能力を持つ骨テンプレート微小環境を作成することです。これは、最初にポリウレタンスポンジを欠陥領域に収まるように成形および修正することによって達成されます。2番目のステップは、ポリウレタンスポンジを粘性のあるハイドロキシアパタイトスラリーで均一にコーティングし、乾燥させることです。
最後のステップは、ハイドロキシアパタイトコーティングを高温の筋肉炉の中心に置くことです。最終的に、人工マイクロチャネルを備えた骨様テンプレートは、高い細胞吸収能力と保持能力を備えています。この技術の主な利点は、塩分到達技術や3Dプリンティング技術などの既存の方法と比較して、traのマイクロチャネルのエンジニアが毛細管現象を誘発したことです。
この方法は、頭蓋顎顔面および分節骨欠損の再建など、再生医療の分野における主要な課題に対処するのに役立ちます。この技術の意味は、先天性奇形の治療にまで及びます。テンプレートは形状とサイズを完全にカスタマイズでき、毛細血管の作用により細胞の長距離移動が促進されます。
この方法は、再生骨に関する洞察を提供しますが、3Dがん培養プラットフォームなどの他の培養システムにも適用できます。まず、1インチあたり80個の細孔を持つポリウレタンスポンジを、高さ3.5センチメートル、幅5センチメートル、深さ1.5センチメートルの橋の形にトリミングします。次に、100ミリリットルの4%水酸化ナトリウム溶液を作ります。
150ミリリットルのビーカーを使用。スポンジを水酸化ナトリウム溶液に浸し、スポンジが完全に浸るまでトラップの空気を絞り出します。飽和したら、ビーカーとスポンジを42キロヘルツの超音波熱に15〜20分間熱を加えずに置きます。
終了したら、すすぎながらスポンジを蒸留水で5〜10分間すすぎ、スポンジを絞って5〜7倍に膨張させて、スポンジ内の残留水酸化ナトリウムを取り除きます。ペーパータオルでスポンジの余分な水分を取り除き、60〜80°Cのオーブンに入れて乾かします。ヒドロキシアパタイトスラリーの製造を開始するには、まずマグネチックスターバー付きの50ミリリットルビーカーの重量を量ります。
次に、20ミリリットルの蒸留水をビーカーに加えます。120〜140°Cにセットしたホットプレートで水を食べ、マグネティックスターで攪拌します。水が0.3グラムのポリビニルアルコール粉末で沸騰し始めたら、300〜400RPMで攪拌しながら蒸留水に入れます。
粉末が完全に溶解し、溶液が透明になるまで攪拌します。次に火を止め、0.1グラムの超低粘度ナトリウムカルボキシメチルセルロース粉末を加えながら、溶液が透明になるまで400〜500rpmで攪拌を続けます。もう一度、溶解したら、混合物を室温まで冷却します。
次に、300〜400RPMsで攪拌しながら0.3グラムのアンモニウムポリアクリル分散剤を加えます。完全に溶解するまで攪拌し、次に300〜400RPMsで攪拌しながら0.2グラムのグリセリンを加えます。混合物が完全に溶解するまで攪拌します。
次に、ナノサイズのハイドロキシアパタイト粉末10gを秤量し、600〜900RPMで攪拌しながらビーカーにゆっくりと加えます。次に、混合物を超音波に入れ、ヒドロキシ食欲粉末の任意の凝集の分散を確保するために5分間超音波処理し、次いで600〜900RPMで攪拌しながら混合物に蒸留水の余分な5ミリリットルを追加し、90〜100°Cで加熱し、90〜100°Cで600〜800RPMsで磁気攪拌を使用して混合物を攪拌し続けます。
水分含有量を蒸発させるために、ビーカーと混合物を含む全重量を時々測定し、粉末と液体の比率が1.75〜1.80になるまで測定します。添付のテキストプロトコルに記載されているように、スラリーをコーティングコートに使用する前に室温まで冷却し、スラリーがガラスプレート上のポリウレタンスポンジ全体に均一に分布するまで、ステンレス製のヘラを使用してヒドロキシ食欲スラリーで調製したポリウレタンスポンジ。次に、エアコンプレッサーを使用してスポンジに少し息を吹きかけ、相互接続性、均一性、および開いた毛穴を確認します。
均質なcoが達成されない場合、ヒドロゲルでコーティングされたコーティングされたテンプレートは、INGプロセス中に崩壊し、製造制約が低いために取り扱い中に亀裂が生じる可能性があります。さらに、均質なコーティングは、タリー内にマイクロチャネルを作成するために重要です。HAコーティングされたテンプレートを摂氏20〜25度で最低5時間乾燥させ、穏やかな空気循環を行います。
テンプレートが大きい場合は、この時間を増やします。乾燥プロセスの後、HAコーティングされたテンプレートをIlluminaるつぼに置きます。次に、それらを高温炉に入れ、付属のテキストプロトコルに記載されている8ステップのセンタリングプロファイルに従います。
10ミリリットルのpres osteoblastic mc three T three細胞を100万個の細胞で、6ウェルプレート内の1つのウェルに添加します。次に、3センチ×4センチ×1センチのブリッジ形状のテンプレートを6ウェルプレートに垂直に置きます。テンプレートの一方の脚を細胞懸濁液を含むウェルに入れ、もう一方の脚を隣接する空のウェルに入れます。
テンプレートがバイオセーフティキャビネット内で細胞懸濁液を10分間吸収するのを十分に待ちます。次に、最初に細胞懸濁液で満たされたウェルに5ミリリットルの追加培地を追加します。さらに5分後、もともと細胞懸濁液で満たされていなかった他のウェルに5ミリリットルの培地を加えます。
次に、セットアップをインキュベーターに入れます。メディアは 7 日間、隔日で交換します。実験の最後に、100%エタノールを充填したビーカーに浸して、細胞と足場を20〜30分間固定します。
すすいだ足場をヘマットトインの汚れで1〜2分間染色します。次に、すすぎに続いて2回、足場を蒸留水でビーカーに再度浸すことにより、1〜2分間すすぎ、足場を70%エタノールに1〜2分間浸すことにより、細胞内の足場を脱水します。次に、足場を95%エタノールに移し、さらに1〜2分間移します。
最後に、足場を100%エタノールに2分間置きます。次に、コンストラクトをe、s、Yで1〜2分間対比染色します。次に、足場を蒸留水でビーカーに2回再度浸して、1〜2分間すすぎます。
すすぎ後、足場を一連の等級別エタノールに浸して脱水してから、樹脂を埋め込みます。最後に、足場をアクリル樹脂に埋め込んで、切片化とイメージングを行います。ここに示されている生物起源微小環境テンプレートは、製造のさまざまな段階を通じて、海綿骨と同様の完全に相互接続された多孔質の小柱ネットワークで構成されています。
このテンプレートには、直径300〜400ミクロンの相互接続された一次細孔、直径25〜70ミクロンのマイクロチャネル、表面に直径100〜400ナノメートルのナノ細孔など、いくつかの構造コンポーネントがあり、細胞を固定できます。生体微小環境テンプレートは、スキャフォールドのすべての領域への毛細管現象による細胞播種をサポートします。完全飽和直後のヘマット、トイン、エオイン染色、および足場の切片化後、細胞分布がはっきりとわかります。
テンプレートの各領域の細胞数を定量化し、3日間の培養後に追跡しました。テンプレートは急速に増殖する細胞で占められるようになった 7日間の培養後、各小柱を細胞外マトリックスで包み、細胞を埋め込みました。この手法は、一度計量されると、適切に実行されれば3日で実行できます。
この手順を取得する際には、正しい粉末と水の比率を維持し、この手順に従って均一なコーティングを維持することを覚えておくことが重要です。動的ロッキングシステムまたはスピニング培養システムなどの他の方法を実施して、細胞応答に関する追加の質問に答えることができる。
本研究では、細胞の吸収と保持能を向上させる設計されたマイクロチャネルを備えた、骨様テンプレートの作製法を提示します。この技術は、再生医療、特に骨再建における課題の解決を目的としています。
生体材料テンプレートに設計されたマイクロチャネルは、毛細管現象による細胞移動を可能にし、骨組織工学における主要なボトルネックである大容量スキャフォールド内での均一な細胞分布の実現という課題を解決します。このアプローチは、外力を用いずに迅速かつ均一な細胞浸潤を促進することで、前臨床モデルにおける予測の信頼性を高め、分節状骨欠損に対する再生療法のトランスレーショナルな妥当性を向上させます。本手法は、海綿骨の構造と機能を再現した調整可能なバイオミメティック(生体模倣)微小環境を提供することで、初期段階のターゲットバリデーションを支援します。
本手法は、生体材料のスクリーニング、機能的検証、および骨再生ワークフローにおけるメカニズムの解明を可能にすることで、基礎研究から前臨床試験に至る連続的なプロセスへと統合されます。これは特に、スキャフォールドを介した細胞送達が速度決定段階となる場合に有効です。