조직 공학을 위한 스캐폴드는 세포 틈새의 복잡한 생화학적, 생물물리학적 미시환경을 다시 요약해야 합니다. 여기에서는 계면 고분자 전해질 복합체 섬유를 플랫폼으로 사용하여 지속적인 생화학적 방출을 가진 복합 다중 구성 요소 고분자 골격을 만드는 방법을 보여줍니다.
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조직 공학을 위한 스캐폴드는 세포 틈새의 복잡한 생화학적, 생물물리학적 미시환경을 다시 요약해야 합니다. 여기에서는 계면 고분자 전해질 복합체 섬유를 플랫폼으로 사용하여 지속적인 생화학적 방출을 가진 복합 다중 구성 요소 고분자 골격을 만드는 방법을 보여줍니다.
조직 공학에 사용되는 다양한 골격은 생리학적 세포 틈새를 모방하기 위해 통제된 생화학적 환경을 필요로 합니다. 계면 고분자 전해질 복합체(IPC) 섬유는 소분자 약물, 세포, 단백질 및 성장 인자와 같은 다양한 생물학적 제제의 제어된 전달에 사용할 수 있습니다. IPC 섬유를 만드는 방법론의 단순성은 제어된 생체 분자 전달을 위한 응용 분야에 유연성을 제공합니다. 여기에서는 IPC 섬유를 친수성 다당류와 소수성 폴리카프로락톤의 두 가지 다른 고분자 골격에 통합하여 다성분 복합 골격을 만드는 방법을 설명합니다. 우리는 IPC 섬유가 이러한 고분자 구조에 쉽게 내장될 수 있음을 보여주었으며, 이를 통해 생체 분자의 지속적인 방출 및 향상된 보존 능력을 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. 우리는 또한 세포 행동에 시너지 효과를 줄 수 있는 지형학적 단서와 지속적인 생화학적 방출을 가진 복합 고분자 골격을 만들었습니다. IPC 섬유가 있는 복합 고분자 지지체는 세포 틈새를 재현하는 새롭고 간단한 방법을 나타냅니다.
세포외 기질은 세포 행동을 지시하는 고유한 생화학적, 생물물리학적 단서를 가지고 있습니다. 이러한 생리학적 3차원(3D) 미세환경을 모방하는 것은 재생 의학 및 조직 공학 응용 분야에서 널리 연구되는 전략입니다. 예를 들어, 자연적으로 파생된 기질과 합성 기질은 모두 생물물리학적 세포 환경을 모방하기 위한 수단으로 지형학적 단서로 변형되었습니다. 1 예를 들어, 폴리카프로락톤(PCL) 스캐폴드는 패터닝된 PDMS 기판에 주조하여 쉽게 패터닝할 수 있습니다. 2 그러나 대부분의 합성 골격은 생체 내에서 제어된 생화학적 환경을 부적절하게 요약합니다.합성 물질의 벌크 또는 표면 변형은 세포 부착을 위한 생화학적 단서만 제시하지만 여전히 생화학적 전달에 대한 시간적 조절이 부족합니다. 3 따라서, 세포외 기질의 시간적으로 조절되는 생화학적 전달 시스템을 모방할 수 있는 최적의 골격이 필요합니다.
미세구와 같은 생화학적 전달 시스템은 다단계 합성 공정의 심각성과 복잡성으로 인해 생체 활성이 손실되고 통합 효율이 낮다는 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 4-6 원스텝 제조 및 혼입 방법을 사용하는 대체 방법은 혼입의 비효율성 및 생체 활성의 손실 없이 유리한 생화학적 미세환경을 생성할 수 있는 우수한 잠재력을 가지고 있음이 입증되었습니다. 한 가지 실행 가능한 솔루션은 계면 고분자 전해질 복합체(IPC) 섬유를 사용하여 생물학적 제제를 전달하고 보호하는 것입니다. 두 개의 반대 전하를 띤 고분자 전해질 수용액을 함께 사용하면 계면에서 IPC 섬유를 추출할 수 있습니다. 수용액에 있는 거의 모든 유형의 hydrophlic 생체 분자는 음전하를 띤 또는 양전하를 띤 고분자 전해질 용액에 첨가될 수 있으며, 따라서 복합화 과정에서 IPC 섬유에 유용한 생체 분자의 통합을 용이하게 합니다. 또한 이 공정에는 수성 및 주변 조건만 필요하므로 생체 활성이 손실될 위험이 줄어듭니다. 이 방법을 사용하여 활성 성장 인자2,7 짝수세포 8,9가 성공적으로 전달되었습니다. 또한 IPC 섬유를 형성하는 간단한 방법으로 모든 모양이나 방향으로 성형할 수 있습니다. 이러한 섬유의 안정성은 복합 골격을 생성하기 위해 소수성2 및 친수성 중합체7 모두에 통합되는 데 유리했습니다. IPC 섬유가 있는 이러한 복합 골격은 세포에 물리적 고정을 제공하면서 생리학적으로 관련된 생화학적 환경을 만드는 데 유용합니다.
이 연구에서는 IPC 섬유를 활성 생체 분자의 방출 제어를 위한 지형이 있는 친수성 및 소수성 골격에 통합하는 방법을 보여줍니다. 개념 증명으로, 키토산과 알긴산으로 만든 IPC 섬유를 생체 적합성, 비면역원성 및 비항원 pullulan-dextran 친수성 하이드로겔 또는 생체 적합성 폴리카프로락톤 소수성 스캐폴드에 통합합니다.
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고분자 전해질 솔루션 1. 준비
IPC 섬유 2. 도면
복합 하이드로 겔 풀루 란 - 덱스 트란의 비계 (PD) 다당류 및 IPC 섬유 3. 제작
PCL 및 IPC 섬유의 복합 비계 4. 제작
주의 : 디클로로 메탄은 위험한 물질이다. 디클로로 메탄을 처리 할 때 흄 후드 및 개인 보호 장비를 사용합니다.
복합 IPC 공사장 공중 발판에서 생물학 작용제의 릴리스 5. 측정
합성 IPC 공사장 공중 발판에서 세포의 6. 시드 출시 생물 제의 생체 활성 테스트하는
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이 글에서, 우리는 다양한 생체 분자의 서방에 대한 IPC 섬유와 복합 발판을 만드는 노력했다. 본 연구에서 사용 된 생체 분자의 특성을 표 1에서 발견된다. IPC 섬유는 제 PD-IPC 복합체 지지체 (도 1B)를 만들기 위해 PD 친수성 하이드로 겔에 포함 하였다. 모델 분자 BSA 먼저 제어 생체 릴리스 복합체 지지체를 사용하는 타당성을 결정하기 위하여 시험 하였다. BSA는 45 ± 0.97 %의 효율과 PD-IPC 골격에 통합했다. PD-IPD에서 출시 BSA는 수반 정상 상태이어서 초기 감쇠 버스트 릴리스 (그림 2)와 선형에 가까운 반응 속도를 보였다. 후 2 개월, BSA는 97 %의 총 방출을 달성했다. 반대로, 단독 섬유 IPC하여 4 시간 내에 80 %의 BSA의 신속한 방출을 나타내었다.
다음으로, 우리는 PD-IPC의 scaffo를 사용하여 VEGF의 방출 프로...
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IPC 섬유 개의 반대로 대전 된 고분자 전해질의 상호 작용에 의해 형성된다. 프로세스는 안정된 섬유 형성을위한 자기 조립 공정을 용이하게 고분자 전해질의 계면에서의 복잡한 추출을 이용한다. IPC 섬유 형성의 메카니즘은 유사 대전이 고분자 전해질 복합체 과정에서 혼입 될 수있는 생리 활성 물질로 첨가되도록. 10,11는 반대로, 반대로 대전 된 고분자 전해질로 생리 활성 물질의 첨가는 즉각적인 침전이 발생할 것이다. IPC 섬유에 대한 간단한 제조 방법은 세포, 성장 인자 및 작은 분자 등의 다양한 생체 물질을 포함에 다양성을 준다. IPC 섬유이 중요한 기능은 또한 다른 물리적 특성과 생체 분자 (충전 및 분자량)과 성장 인자가 높은 효율로 혼입 된 PD-IPC 및 PCL-IPC 복합 지지체 모두에서 관찰되었다. 콘트라에서ST는, VEGF 및 NGF 용 미세 방법론을 사용하여 캡슐화 효율은 각각 16 % 6 13 8 % 정도로 낮을 수있다.
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이 작품은 우수 연구 센터, 제어 공학 연구소, 싱가포르 중 하나에 의해 관리되는 싱가포르 국립 연구 재단에 의해 지원되었다. MFAC는 1122703037. BKKT는 제어 공학 연구소 지원 연구를위한 과학, 기술 및 연구 기관 (싱가포르) 및 국가 기관 (프랑스) 프로젝트 번호에 따라 공동 프로그램에 의해 지원됩니다. 우리는 증명 판독 비디오 제작에 협조 원고와 양 새벽 JH 네오 씨 다니엘 HC 웡 감사합니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 풀루란 | Hayashibara Inc 일본 오카야마 | 분자량 (MW) 200 kDa. 이 재료는 풀루란 프레임과 PD-IPC 스캐폴드를 만드는 데 사용되는 제약 등급의 풀루란입니다. | |
| 덱스트런 | 시그마 Aldrich | D1037 | MW 500 kDa. 이 소재는 더 이상 Sigma Aldrich에서 생산하지 않습니다. 대안은 카탈로그 번호 31392(Sigma Aldrich)입니다. 이 재료는 PD-IPC 스캐폴드를 만드는 데 사용됩니다. |
| 중탄산나트륨 | Sigma Aldrich | S5761 | 중탄산나트륨은 풀루란-덱스트란 다당류 용액에 천천히 첨가해야 합니다. 중탄산나트륨의 빠른 첨가는 침전을 초래할 것입니다. |
| 나트륨 트리메타포스페이 | 시그마 알드리치 | T5508 | 이 화학 물질은 흡습성이므로 제습 캐비닛에 보관해야 합니다. 나트륨 트리메타포스페이트의 수용액은 항상 신선하게 만들어야 합니다. |
| 수산화나트륨 | Sigma Aldrich | S5881 | 이 물질은 위험하므로 니트릴 장갑과 같은 적절한 보호 장비로 취급해야 합니다. |
| 키토산 | 시그마 알드리치 | 448877 | MW 190-310 kDa. 75%에서 85%의 아세틸화 정도. 키토산의 정제는 안정적인 IPC 섬유를 생성하는 데 필요합니다. |
| 아세트산 | Merck | 이것은 다른 브랜드 유형으로 대체 될 수 있습니다. 이 물질은 부식성 및 가연성입니다. 흄 후드에서 이 화학물질을 취급할 때는 안면 보호대, 니트릴 장갑, 실험실 코트 및 신발 커버와 같은 보호 장비를 착용해야 합니다. | |
| 갈조류에서 추출한 알긴산 나트륨 염, 저점도 | 시그마 알드리치 | A2158 | 하룻밤 동안 물에 녹입니다. 멸균 0.2 를 통한 필터; &마이크로; M 사용 전 주사기 필터. 4 °C에 보관하십시오. |
| 둔감한 혈청 알부민 | Sinopharm 화학 시약 | 메마른 PBS에서 녹이고 0.2 µ를 사용하여 거르십시오; M 사용 전 주사기 필터 | |
| BCA 분석 키트 | Pierce | 23225 | 이 키트는 PD-IPC 스캐폴드에서 BSA 방출을 측정하는 데 사용되었습니다. |
| 인간 재조합 혈관 내피 성장 인자 | R& D 시스템 | 293-VE | 성장 인자를 0.2% 헤파린 용액에 용해시켜 최종 농도 5 mg/ml입니다. |
| 그마 Aldrich | H3393 | 의 헤파린 나트륨 소금 | 이것은 다른 브랜드 유형으로 대체 될 수 있습니다. 헤파린 염을 1%의 최종 농도로 멸균수에 용해시키고 0.2 µ를 통해 여과합니다. M 사용 전 주사기 필터 |
| 인간 배꼽 정맥 내피 세포 (HUVEC) | Lonza | C2517A | 이 주요 세포 유형은 PD-IPC 스캐폴드에서 방출된 후 VEGF 생체 활성을 결정하기 위한 분석에 사용되었습니다. |
| Alamar blue | Life Technologies | DAL1025 | 세포 대사 활동을 측정하는 데 사용됩니다. Alamar blue를 세포와 함께 배양하고 2-4시간 동안 표준 세포 배양 조건을 유지합니다. 570nm에서 흡광도를 측정하여 세포 활성과 상관관계가 있는 Alamar blue 퍼센트 감소를 확인합니다. |
| ScanVac Coolsafe Lyophilizer | Labogene | 7.001.200.060 | 이것은 -105에서 -110 °C입니다. 이것은 다른 표준 실험실 동결 건조기로 대체될 수 있습니다. |
| 폴리카프로락톤(PCL) | 시그마 알드리치 | 181609 | MW 65kDa. 이것은 더 이상 Sigma Aldrich에서 제조하지 않습니다. 이것은 Sigma Aldrich 카탈로그 번호 704105로 대체될 수 있습니다. |
| 디클로로메탄 | 시그마 알드리치 | V800151 | 이것은 다른 브랜드 유형으로 대체될 수 있습니다. 이 물질은 위험하므로 흄 후드에서 처리해야 합니다. 이 화학 물질을 취급할 때는 항상 보호 장비를 착용해야 합니다. |
| 폴리디메틸실록산(PDMS, 184 실리콘 엘라스토머 키트) | 다우코닝 | (240)4019862 | 엘라스토머 키트는 폴리머 베이스와 가교제와 함께 제공됩니다. 폴리머 베이스와 가교제를 다른 비율로 혼합하면 PDMS의 강성이 달라집니다. |
| 인간 재조합 베타 신경 성장 인자 (NGF) | R & D 시스템 | 256-GF | 는 멸균 DI 물에서 최종 농도 100 로 재구성되었습니다. &마이크로; g/ml입니다. 부분 표본 및 -20 °에 저장; C를 사용할 때까지. |
| 인간 중간엽 줄기세포(Human Mesenchymal Stem Cells, hMSC) | Cambrex | 이 세포 유형은 NGF와 나노 지형의 시너지 효과를 결정하기 위한 분석에 사용되었습니다. | |
| 쥐 PC12 갈색세포종 세포 | ATCC | : 이 세포 유형은 NGF의 생체 활성을 측정하기 위해 신경돌기 성장 분석에 사용되었습니다. NGF로 방출 배지에 노출된 후 신경돌기 확장으로 세포 수를 측정하고 총 세포 수로 정규화합니다. | |
| 등급 93 여과지 | Whatman | Z699675 | 이것은 pH 7에서 수산화나트륨과 함께 침전된 후 키토산의 정화에 사용됩니다. |
| 스윙 버킷 원심분리기 | Eppendorf | 5810R | 1,200 x g 속도로 키토산을 정제하는 데 사용됩니다. |
| 일정한 속도로 회전하는 맨드릴이 있는 모터 | Rhymebus | RM5E | 모터는 풀루란 또는 PCL 프레임의 IPC 섬유 제작에 사용됩니다. |
| 인산염 완충 식염수 | FirstBase | 여과를 통해 살균(0.2 µ M 필터) 및 오토클레이브. | |
| 직경 10mm 조직 배양 폴리스티렌 접시 (TCPS) | Greiner | TCPS 접시는 풀루란 프레임의 주조에 사용됩니다. | |
| 인간 VEGF ELISA 키트 | R & D 시스템 | DVE00 | ELISA 키트는 이형 매체에서 VEGF를 검출하는 데 사용됩니다. |
| 인간 NGF ELISA 키트 | R& D 시스템 | DY256 | ELISA 키트는 이형 매체에서 NGF를 검출하는 데 사용됩니다. |
| 플라스틱 코팅 접착 테이프 | Bel-Art | 9040336 | 접착 테이프는 앨리게이터 클립을 회전 맨드릴에 단단히 접착하는 데 사용됩니다 |
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