Name: 세포의 표면지도 및 Bioprinting에 대한 자동화 된 로봇 분배 기법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 14 s
Description: 배우세요 자동화된 로봇 분배 기법을 활용한 세포 표면지도 작성 및 바이오프린팅 방법입니다. 이 기술은 정밀한 세포 전달과 표면 지형 유도를 통해 세포 행동을 제어하며, 생물의학 공학 연구에 효율적인 패턴 인쇄를 제공합니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

여기에 제시된 연구는 싱가포르 국립 연구 재단(Singapore National Research Foundation)의 CREATE 프로그램(NRF-Technion): 심장 복원 치료 연구 프로그램의 재생 의학 이니셔티브(Regenerative Medicine Initiative in Cardiac Restoration Therapy Research Program)와 과학기술연구청(A*STAR) 산하 과학공학연구위원회(SERC)의 공공 부문 기금(PSF) 2012의 지원을 받았습니다.

주 :이 프로토콜은 표면 에칭 (도 1b) 및 압출 기반 bioprinter (도 1C) 10 배압 이용한 로봇 분배 시스템 (도 1A)의 사용을 설명한다. 폴리스티렌 표면의 1. 수정 <ol><li> 폴리스티렌 조직 배양 플레이트 에칭 인쇄 모두의 높이 일관성을 망치고, 중앙 위쪽 활 경향 때문에 1mm 폴리스티렌 시트를 사용한다. 주 : 폴리스티렌 시트 세포 부착을 위해 변형되지 않은 때, 플라즈마 처리가 수행된다. </li><li> 산소 플라즈마 처리. <ol><li> 우선, 플라즈마 시스템에 연결된 산소 실린더 레귤레이터 2 바의 압력을 선택한다. 그런 다음 컴퓨터의 제어판에 다음 조건에 입력 플라즈마 시스템을 전환 : 150 W, 산소의 30 sscm, 10 분 (전력, 가스 흐름과 시간을 각각 참조). </li><li> 폴리스티렌 substrat 배치플라즈마 챔버에 전자 문을 밀봉 제어판의 시작 버튼을 누릅니다. 소 태아 혈청에서 산소 플라즈마 처리 폴리스티렌 기판을 담가 3 회 1X 인산 완충 생리 식염수 (PBS)를 세척하기 전에 2 시간 동안 37 ℃에서 배양한다. </li></ol></li></ol> 2. 프로그램의 인쇄 패턴 <ol><li> 스타일러스 또는 메스로 먼저 에칭에 표면을 프로그램을 사용합니다. <ol><li> 스타일러스를 사용하는 경우가 쐐기 및 고정 될 때까지, 분배 주사기 (중 5 또는 10 ㎖)의 노즐에 (큰 관심과 함께 내부에서) 1.5 mm 직경의 섬유 바늘을 삽입합니다. 이 인쇄 아암의 클램프기구에 고정 될 수 있도록 메스를 사용하는 경우, 라운드 처리 메스를 선택한다. 주 : 스타일러스가 더 메스 블레이드보다 곡선 패턴을 에칭. </li><li> 먼저 bioprinted 배열을 만들려고 할 때, XY 좌표를 생성하기 위해 번호를 축으로 그래프 용지에 원하는 패턴을 스케치합니다. 그럼 내가스프레드 시트 소프트웨어 (그림 2)에 에칭 / bioprinted 패턴의 좌표 nput. 참고 : &quot;원하는 패턴&quot;선형, S 자형, 또는 원형 등의 다양한 모양이 될 수 있습니다. 여기에 설명 된대로 선택은 심근에 중간 엽 줄기 세포의 분화에 대한 평행 직선 라인으로 필요한 실험 모델에 따라 달라집니다. 캐터 그래프 기능이 제안 플롯 패턴의 시각화를 허용한다. </li><li> 인쇄 / 분배 소프트웨어를 엽니 다. &quot;&gt; 프로그램을 프로그램 추가&quot;를 선택하여 프로그램을 설정하는 &quot;포인트를 추가, 편집&gt;&quot;다음을. X를 보냅니다 y는 함수를 사용하여 소프트웨어 분배 / 인쇄에 스프레드 시트에서 얻은 좌표 값을 &quot;복사 및 붙여 넣기&quot;. </li><li> 표면 상으로 스타일러스 / 잉크 노즐을 배치하기 위해 각각 실행하기 전에 로봇의 &quot;Z&quot;의 높이를 보정. <ol><li> 인쇄 / 분배 소프트웨어에서의 &quot;로봇&quot;옵션을 선택 변경 모드 및 &quot;클릭# 34; 그리고 &quot;교육 모드&quot;옵션을 활성화합니다. 일단 선택되면, 소프트웨어는 로봇의 &quot;조그&quot;기능을 가능하게한다. </li><li> 조그하려면 먼저 메뉴 표시 줄에서 다음 명령을 선택하여 기본 위치로 로봇을 초기화; &quot;로봇&gt; 메카 초기화는&quot;다음 &quot;로봇&gt; 조그&quot;를 선택합니다. 입력 패턴의 기원에 정확하게 스타일러스를 배치하는 데 필요한 &quot;X 및 Y 슬롯&quot;의 (mm 단위) 수치. </li><li> 다음으로, &quot;Z 슬롯&quot;의 입력 (mm 단위) 수치는 표면과 접촉 스타일러스 또는 프린팅 노즐을 배치하지만 굴곡하지 않거나 표면 덴트. 이 점은 &quot;Z&quot;시작 값으로 지정됩니다. 주 : 각 홈의 깊이는 시스템의 Z 높이를 이용하여 용이하게 변경 될 수있다. 40, 80 및 170 ㎛ 인 홈은 1 mm 두께의 폴리스티렌 시이트 (도 4 및 표 1)의 표면으로 절단하는 것으로 입증된다. </li></ol></li><li> 상기 p-을 선택좌표 점의 각각에 대한 RINT 명령, 즉, &quot;선 분배의 시작&quot;은을 종료 로봇에 신호를 &quot;선 분배의 끝을&quot;중간 점을 지정하고 &quot;전달 라인&quot;첫 번째 점과 인쇄 개시를 정의 인쇄 실행. </li><li> 상단 메뉴 표시 줄에서 다음과 명령을 선택하여 로봇에 프로그램을 통신 : &quot;로봇&gt; C &amp; T 데이터를 보내기&quot;. </li><li> &quot;실행&quot;모드로 로봇을 변경하여, 에칭 / 인쇄 실행을 시작합니다. 상단 메뉴 표시 줄에서 &quot;&gt; 실행 모드 스위치 모드 변경&gt; 로봇&quot;을 선택하여이 작업을 수행합니다. </li><li> 로봇 디스펜서 콘솔에서 녹색 &quot;시작 버튼&quot;을 눌러 인쇄 절차를 시작합니다. </li></ol></li></ol> 3. 준비 및 인쇄 세포 함유 젤라틴 Bioink을 <ol><li> 최소 필수 중간 알파 중간 (αMEM)에서 2 % 젤라틴을 용해 (10 % FBS와 2 %의 항생제 / antimycot 보충2 시간 동안 60 ° C에서 IC)는 bioink 용액을 제조 하였다. </li><li> 예비 배양 αMEM / 10 % FBS를 사용하여 10cm의 조직 배양 접시에 70 % 합류하는 중간 엽 줄기 세포를 발현하는 적색 형광 단백질 (RFP-MSC들). 37 ° C에서 5 분 동안 1X 트립신 EDTA 용액으로 중간 피막을 제거하여 서스펜션에 부착 된 세포를 분리. </li><li> 5 분 1,000 XG에서 원심 분리하여 세포를 펠렛과 뜨는을 제거합니다. 1X PBS 0.5 ㎖ 중의 세포 펠렛을 재현 탁하고 혈구를 이용하여 세포 밀도를 계산. </li><li> bioink 상온으로 식힌 후, 부드럽게 5 × 6 셀 ML -1의 최종 농도를 달성하기에 bioink RFP-엽 줄기 세포의 현탁액에 충분한 양으로 혼합한다. </li><li> 밀봉 노즐 프린팅 주사기로 세포 베어링 bioink 붓는다. 인쇄 가능한 점도를 달성하기 위해 4 ° C에로드 된 주사기를 진정. </li><li> 자동화 된에로드 된 주사기를 놓습니다로봇 분배 시스템의 공압 라인을 연결하고. 주사기 루어 봉인을 제거하고 인쇄 노즐을 부착합니다. </li><li> 5mm에서 0.05 MPa의 배압을 사용하여 얇은 라인으로 cellularized bioinks 돌출 / 27 G 바늘 / 노즐을 통하여 10 ㎖ 주사기로부터 초 쓰기 속도가 미리 프로그램 증착 다음, 폴리스티렌 필름 표면 상 (원주 위에 추천 테이퍼) 2.1 단계에 설명 된 패턴은 사전 식각 홈 상에 cellularized bioink을 배치합니다. </li><li> 실온에서 1 시간 배양 후, 도립 형광 현미경을 이용하여 시청하기 전에 24 시간 (세포가 감지 에칭 특성에 반응 할 수 있도록)에 전지 (10 % FBS 및 항생 물질로 보충) 10 ml의 성장 배지를 추가 부화 10 배 배율에서. </li></ol>

<ol><li>Ma, Z., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMa%2C+Z+%22Cell+and+Organ+Printing%22">Cell and Organ Printing</a>. Ringeisen , R. B., Spargo, J. B., Wu, K. P. , Springer. Netherlands. 137-159 (2010).</li>
<li>Kaji, H., Camci-Unal, G., Langer, R., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+systems+for+the+generation+of+patterned+co-cultures+for+controlling+cell-cell+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta%22%5BJournal%5D)">Engineering systems for the generation of patterned co-cultures for controlling cell-cell interactions.</a> Biochim Biophys Acta. 1810 (3), 239-250 (2011).</li>
<li>Goubko, C. A., Cao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterning+multiple+cell+types+in+co-cultures%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering%3A+C%22%5BJournal%5D)">Patterning multiple cell types in co-cultures: A review.</a> Materials Science and Engineering: C. 29 (6), 1855-1868 (2009).</li>
<li>Pati, F., Jang, J., Lee, J. W., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPati%2C+F+%22Essentials+of+3D+Biofabrication+and+Translation%22">Essentials of 3D Biofabrication and Translation</a>. Yoo, J. J. , Academic Press. 123-152 (2015).</li>
<li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Printing+and+prototyping+of+tissues+and+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Printing and prototyping of tissues and scaffolds.</a> Science. 338 (6109), 921-926 (2012).</li>
<li>Malda, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((25th+anniversary+article%3A+Engineering+hydrogels+for+biofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">25th anniversary article: Engineering hydrogels for biofabrication.</a> Adv Mater. 25 (36), 5011-5028 (2013).</li>
<li>Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., Dubruel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+trends+and+limitations+in+hydrogel-rapid+prototyping+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A review of trends and limitations in hydrogel-rapid prototyping for tissue engineering.</a> Biomaterials. 33 (26), 6020-6041 (2012).</li>
<li>Skardal, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSkardal%2C+A+%22Essentials+of+3D+Biofabrication+and+Translation%22">Essentials of 3D Biofabrication and Translation</a>. Yoo, J. J. , Academic Press. 1-17 (2015).</li>
<li>Irvine, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Printing+cell-laden+gelatin+constructs+by+free-form+fabrication+and+enzymatic+protein+crosslinking%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Printing cell-laden gelatin constructs by free-form fabrication and enzymatic protein crosslinking.</a> Biomed Microdevices. 17 (1), 16(2015).</li>
<li>Bhuthalingam, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+3D+printing+method+for+cell+alignment+and+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Bioprinting%22%5BJournal%5D)">A novel 3D printing method for cell alignment and differentiation.</a> International Journal of Bioprinting. 1, 57-65 (2015).</li>
<li>Curtis, A., Wilkinson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topographical+control+of+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Topographical control of cells.</a> Biomaterials. 18 (24), 1573-1583 (1997).</li>
<li>Tay, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micropatterned+matrix+directs+differentiation+of+human+mesenchymal+stem+cells+towards+myocardial+lineage%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Cell+Res%22%5BJournal%5D)">Micropatterned matrix directs differentiation of human mesenchymal stem cells towards myocardial lineage.</a> Exp Cell Res. 316 (7), 1159-1168 (2010).</li>
<li>Tay, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-inspired+micropatterned+platform+to+steer+stem+cell+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Bio-inspired micropatterned platform to steer stem cell differentiation.</a> Small. 7 (10), 1416-1421 (2011).</li>
<li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+laser+machining-induced+topographic+pattern+promotes+up-regulation+of+myogenic+markers+in+human+mesenchymal+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Direct laser machining-induced topographic pattern promotes up-regulation of myogenic markers in human mesenchymal stem cells.</a> Acta Biomater. 8 (2), 531-539 (2012).</li>
<li>Kolind, K., Leong, K. W., Besenbacher, F., Foss, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidance+of+stem+cell+fate+on+2D+patterned+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Guidance of stem cell fate on 2D patterned surfaces.</a> Biomaterials. 33 (28), 6626-6633 (2012).</li>
<li>Agrawal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smooth+Muscle+Cell+Alignment+and+Phenotype+Control+by+Melt+Spun+Polycaprolactone+Fibers+for+Seeding+of+Tissue+Engineered+Blood+Vessels%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Smooth Muscle Cell Alignment and Phenotype Control by Melt Spun Polycaprolactone Fibers for Seeding of Tissue Engineered Blood Vessels.</a> International Journal of Biomaterials. 2015, (2015).</li>
<li>Chang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenotypic+modulation+of+primary+vascular+smooth+muscle+cells+by+short-term+culture+on+micropatterned+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Phenotypic modulation of primary vascular smooth muscle cells by short-term culture on micropatterned substrate.</a> PLoS One. 9 (2), e88089(2014).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+cell+alignment+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Engineering cell alignment in vitro.</a> Biotechnol Adv. 32 (2), 347-365 (2014).</li>
<li>Blaeser, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+Shear+Stress+in+3D+Bioprinting+is+a+Key+Factor+to+Balance+Printing+Resolution+and+Stem+Cell+Integrity%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlling Shear Stress in 3D Bioprinting is a Key Factor to Balance Printing Resolution and Stem Cell Integrity.</a> Adv Healthc Mater. 5 (3), 326-333 (2016).</li>
<li>Nery, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+mesenchymal+stem+cells%3A+From+immunophenotyping+by+flow+cytometry+to+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry+Part+A%22%5BJournal%5D)">Human mesenchymal stem cells: From immunophenotyping by flow cytometry to clinical applications.</a> Cytometry Part A. 83A (1), 48-61 (2013).</li>
<li>Guvendiren, M., Lu, H. D., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear-thinning+hydrogels+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Shear-thinning hydrogels for biomedical applications.</a> Soft Matter. 8 (2), 260-272 (2012).</li>
<li>Markstedt, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Bioprinting+Human+Chondrocytes+with+Nanocellulose-Alginate+Bioink+for+Cartilage+Tissue+Engineering+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">3D Bioprinting Human Chondrocytes with Nanocellulose-Alginate Bioink for Cartilage Tissue Engineering Applications.</a> Biomacromolecules. 16 (5), 1489-1496 (2015).</li>
<li>Kolesky, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+vascularized%2C+heterogeneous+cell-laden+tissue+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of vascularized, heterogeneous cell-laden tissue constructs.</a> Adv Mater. 26 (19), 3124-3130 (2014).</li>
<li>Merceron, T. K., Murphy, S. V. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMerceron%2C+TK+%22Essentials+of+3D+Biofabrication+and+Translation%22">Essentials of 3D Biofabrication and Translation</a>. Yoo, J. J. , Academic Press. 249-270 (2015).</li>
<li>Carrow, J. K., Kerativitayanan, P., Jaiswal, M. K., Lokhande, G., Gaharwar, A. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCarrow%2C+JK+%22Essentials+of+3D+Biofabrication+and+Translation%22">Essentials of 3D Biofabrication and Translation</a>. Yoo, J. J. , Academic Press. 229-248 (2015).</li>
<li>Lee, K. V., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLee%2C+KV+%22Bioprinting+in+Regenerative+Medicine%22">Bioprinting in Regenerative Medicine</a>. Turksen, K. , Springer International Publishing. 33-66 (2015).</li>
<li>Ozbolat, I. T., Hospodiuk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+advances+and+future+perspectives+in+extrusion-based+bioprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Current advances and future perspectives in extrusion-based bioprinting.</a> Biomaterials. 76, 321-343 (2016).</li>
<li>Li, M., Tian, X., Schreyer, D. J., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+needle+geometry+on+flow+rate+and+cell+damage+in+the+dispensing-based+biofabrication+process%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Prog%22%5BJournal%5D)">Effect of needle geometry on flow rate and cell damage in the dispensing-based biofabrication process.</a> Biotechnol Prog. 27 (6), 1777-1784 (2011).</li>
<li>Nikkhah, M., Edalat, F., Manoucheri, S., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+microscale+topographies+to+control+the+cell-substrate+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Engineering microscale topographies to control the cell-substrate interface.</a> Biomaterials. 33 (21), 5230-5246 (2012).</li>
<li>Khademhosseini, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+patterning+for+fabrication+of+contractile+cardiac+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Microfluidic patterning for fabrication of contractile cardiac organoids.</a> Biomed Microdevices. 9 (2), 149-157 (2007).</li>
<li>Chelli, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+cell+alignment+by+patterning+gradients+of+the+extracellular+matrix+protein+laminin%5BTitle%5D)+AND+%22Interface+Focus%22%5BJournal%5D)">Neural cell alignment by patterning gradients of the extracellular matrix protein laminin.</a> Interface Focus. 4 (1), 20130041(2014).</li>
<li>Aubin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+3D+cell+alignment+and+elongation+in+microengineered+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Directed 3D cell alignment and elongation in microengineered hydrogels.</a> Biomaterials. 31 (27), 6941-6951 (2010).</li>
<li>Béduer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+of+adult+human+neural+stem+cells+differentiation+through+surface+micropatterning%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Engineering of adult human neural stem cells differentiation through surface micropatterning.</a> Biomaterials. 33 (2), 504-514 (2012).</li>
<li>Bian, W., Jackman, C. P., Bursac, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+structural+and+functional+anisotropy+of+engineered+cardiac+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Controlling the structural and functional anisotropy of engineered cardiac tissues.</a> Biofabrication. 6 (2), 024109(2014).</li>
<li>Chen, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+large+perfusable+macroporous+cell-laden+hydrogel+scaffolds+using+microbial+transglutaminase%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Fabrication of large perfusable macroporous cell-laden hydrogel scaffolds using microbial transglutaminase.</a> Acta Biomater. 10 (2), 912-920 (2014).</li>
<li>Bertassoni, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct-write+bioprinting+of+cell-laden+methacrylated+gelatin+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Direct-write bioprinting of cell-laden methacrylated gelatin hydrogels.</a> Biofabrication. 6 (2), 024105(2014).</li>
<li>Zhao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+patterned+substrates+for+bioartificial+blood+vessels+-+The+effect+of+hydrogels+on+aligned+cells+on+a+biomaterial+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">3D patterned substrates for bioartificial blood vessels - The effect of hydrogels on aligned cells on a biomaterial surface.</a> Acta Biomater. 26, 159-168 (2015).</li>
</ol>

저자는 경쟁적인 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

이 과정의 중요한 단계는 프로세스가 기능에 세포 침전을 허용 출혈 / bioink 확산없이 인쇄 전단 응력 세포 사멸없이 세포를 제공하고 불필요한 리니지쪽으로 분화를 유발하지 않아야 같이 줄기 세포의 실제 bioprinting 전달된다. 예상 된 셀의 정렬이 발생하지 않으면, bioink 점도는 인쇄의 적합성을 평가한다. bioink는 세포 패턴 중합체 표면에 침전 할 수 있다는 것이 중요하다. bioink 중합체의 농도는 감소 될 수 있거나 그것의 온도는 점도를 감소시키고 셀의 침강을 촉진하는 (37 ° C에서 최대까지) 증가 하였다. 그러나 이러한 감소는 / 블리드 후 인쇄를 확산하기 위해 bioink의 원인이 될 수 있습니다. 여기에서 우리는 2 % 젤라틴 1X PBS에 용해 (V / w)을 사용하는 것이 좋습니다. 세포 농도가 인쇄 후 작게 나타나는 경우 인쇄에 의한 전단 응력을 위태롭게 할 수있다인쇄 된 세포 (7)의 생존. 이전과 같은 레사 주린...

셀 배치의 고의적 인 패턴은 생체 내 세포 조직 1 모방 문화의 형성을 가능하게한다. 사실, 여러 종류의 세포 사이의 상호 작용에 대한 연구는 공간 배치 2,3를 구성하여 도움을받을 수 있습니다. 대부분 패터닝 시스템은 촉진 또는 후속 수동 셀 증착하여 세포 부착을 방지하기위한 표면 개질 방법에 의존한다. Bioprinting 세포 분포 하나 이상의 공간 및 시간 제어를 제공합니다. 이러한 기능 이외에도 bioprinting 기하학적 복합체 지지체 (4)를 생성하기위한 기술적으로 간단 신속하고 비용 효과적인 방법 인 것으로 설명되었다. 그것은 컴퓨터 디자인 소프트웨어를 이용하고, 제조 공정 4에 셀의 도입을 허용한다. Bioprinting 시스템의 기반이 레이저로 자신의 작업 원칙을 기준으로 분류 된, 잉크젯 기반 또는 4 압출 기반. 그것은 실제 시간 프레임 내에서 임상 적 4-6 크기의 조직 구조의 제작을 허용하기 때문에 압출 bioprinting가 가장 유망한 것으로 설명되었다. 이것은 셀 베어링 하이드로 bioink 기계적 또는 배압 이용한 압출 하나에 의해 수행된다. 여기에서 제시된 방법에서는, 배압을 채용 하였다. 언급 한 바와 같이, 세포를 cytocompatible bioink에 전달된다. 이러한 bioink는 유해한 전단 응력을 생성하지 않고 세포의 전달을 지원하고, 붕괴 또는 7-10 ( &quot;잉크 블리드」라 함)의 확산없이 인쇄 된 트레이스의 무결성을 유지하기에 충분한 점성이어야한다. 그들의 접착면과 세포의 상호 작용은 세포 행동에 영향을 미치는 것으로 알려져있다. 표면 토포 그래피는 셀 형상, 방향 (11), 그리고 심지어 표현형을 제어 할 수있다. 특히, 그루브 및 채널의 제조를 유도하는 것으로 입증되었다여러 세포 유형에 뻗어, 가늘고 긴 형태. 이 형태의 도입이 능성과 능성 세포의 표현형에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 홈에 정렬 될 때, 중간 엽 줄기 세포 (MSC)를 통해 합성 10,14-17 수축 표현형을 채택 심근 12,13 및 혈관 평활근 세포쪽으로 분화의 증거를 보여준다. 채널 또는 홈을 정렬 셀은 예를 깊은 반응성 이온 에칭, 전자빔 리소그래피, 직접 레이저 인쇄, 펨토초 레이저, 포토 리소그래피 및 플라즈마 건식 에칭 (18), 다수의 방법을 통하여 폴리머 표면에 생성 될 수있다. 이러한 접근은 종종 시간 소모 복잡한 장치를 필요로 생성 된 패턴의 형상에 한정 될 수있다. 또한, 그들은 bioprinting와 패턴을 동기화하지 않고 즉시 cellularization을 허용하지 않습니다. 자동화의 배위 제어 이동분배 시스템은 솔루션의 증착을 위해 복잡한 패턴을 따를 수 있습니다. 여기서 우리는 마이크로 제어 이동이 셀 방향에 대한 채널을 만드는 데 이용 될 수있는 방법을 보여줍니다. 날카롭게 스타일러스 또는 메스 압출 주사기 대신에 상기 프린트 헤드에 부착되고, 장치는 묘화 소프트웨어의지도하에 중합체 표면을 에칭 할 수있다. 상기 방법은 패턴 디자인에 융통성을 제공하며 일반적으로 폴리스티렌, PTFE, 폴리 카프로 락톤과 같은 생체 공학에 사용되는 고분자 재료에 적용 가능하다. 에칭에 후속 단계로, 세포를 긁어 홈에 직접 bioprinted 수있다. 여기에 사용 된 젤라틴 bioink는 추적을 유지하고 침착 세포가 에칭 기능을 감지 할 수 있도록 모두 할 수 있었다. 에칭 홈에 bioprinted 중간 엽 줄기 세포는 별개의 라인에서 그들을 따라 연장하는 것으로 입증되었다.

<table><tbody><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Robotic 디스펜싱 시스템</td><td>Janome</td><td>2300N</td><td></td></tr><tr><td>플라즈마 기계</td><td>Femto Science</td><td>Covance</td><td></td></tr><tr><td>USB 현미경</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>광학 현미경</td><td>Olympus</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td> 회사</td><td>카탈로그 번호</td><td>코멘트</td></tr><tr><td>소프트웨어</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>스프레드시트</td><td>Excel</td><td>Excel</td><td></td></tr><tr><td>인쇄 좌표 소프트웨어</td><td>Janome</td><td>JR C-Points</td><td></td></tr><tr><td>이미징 소프트웨어</td><td>NIH(National Institutes of Health)</td><td>ImageJ</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>카탈로그 번호</td><td>코멘트</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stylus (Blade)</td><td>OLFA</td><td>AK-5</td><td></td></tr><tr><td>5ml 인쇄 주사기</td><td>San-ei Tech</td><td>SH10LL-B</td><td></td></tr><tr><td>30G 인쇄 바늘</td><td>San-ei Tech</td><td>SH30-0.25-B</td><td></td></tr><tr><td>1 mm 폴리스티렌 시트</td><td></td><td>현지</td><td></td>에서 구매</tr><tr><td>태아 소 혈청</td><td>Invitrogen&nbsp;</td><td>10270-098</td><td></td></tr> 돼지 껍질에서 추출한 <tr><td>인산염 완충 식염</td>수 <td>인vitrogen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>젤라틴, 겔 강도 300, A형</td><td>시그마 알드리치</td><td>9000-70-8</td><td></td></tr><tr><td>&알파; MEM</td><td>Invitrogen</td><td>41061-029</td><td></td></tr><tr><td>항생제 항진균제</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A5955-100ML</td><td></td></tr><tr><td>적색 형광 단백질 중간엽 줄기 세포(RFP-MSC)</td><td>Cyagen Biosciences Incorporation</td><td>RASMX-01201</td><td></td></tr></tbody></table>

세포의 표면지도 및 bioprinting에 대한 자동화 된 로봇 분배 기법

Automated Robotic Dispensing Technique for Surface Guidance and Bioprinting of Cells

이 원고는 자동 로봇 분배 시스템을 이용하여 하이드로 겔 bioink 이러한 기능으로 세포의 직접적인 전달 하였다 셀 가이드 기능의 도입을 설명한다. 이 세포는쪽으로 침전 및 기능을 감지 할 수 있습니다로 특정 bioink가 선정되었다. 분배 시스템은 보조 배압의 프린트 헤드를 사용하여 하이드로 겔 bioinks 생세포를 bioprints. 그러나, 날카롭게 스타일러스 또는 메스 프린트 헤드를 교체하여, 분배 시스템은 또한 표면 식각 지형 신호를 생성하기 위해 사용될 수있다. 스타일러스의 이동은 X, Y 10 μm의 단계 및 Z 방향으로 프로그램 될 수있다. 패터닝 홈은 홈 &#39;방향과 정렬 긴 형태를 채택하도록 영향을, 중간 엽 줄기 세포를 배향 할 수 있었다. 패터닝은 직선, 동심원 및 정현파에 플로팅 소프트웨어를 사용하여 설계 될 수있다. 후속 절차, 석면에모세포 및 중간 엽 줄기 세포는 배압 구동 압출 헤드에 bioprinting 들면 2 % 젤라틴 bioink 현탁시켰다. 셀 베어링 bioink이어서, 에칭에 사용 된 것과 같은 프로그램 된 좌표를 사용하여 인쇄 하였다. bioprinted 셀 감지 에칭 홈의 방향을 따라 그 긴 방향으로 입증 된 바와 같이 에칭 된 기능에 대응할 수 있었다.

대표적인 결과는 배압 보조 로봇 디스펜스 시스템은 표면 에칭 bioink 인쇄 (도 1 A) 모두를 행하는 압출 bioprinter 기초로 사용될 수 있다는 것을 보여준다. 이 중합체 표면에 에칭 된 홈의 생성에 사용될 수 있으며, 후속하는 기능 (도 1 B 및 C)에 직접 베어링 셀 bioink를 인쇄. 에칭 및 인쇄 모두 곡선 응용 프로그램 (그림 3 AC)에 필요한 방사형 패턴, 프로그래밍 된 좌표로 선형의 인쇄를 가능하게하는 인쇄 / 분배 소프트웨어에 (그림 2) 입력을 결정한다. Z 축 설정 에칭 홈 깊이의 조절 (도 4 및 표 1)을 허용. <p class="jo...

이 프로토콜은 에칭된 지형 안내 신호와 하이드로겔 바이오잉크를 함유한 셀의 정밀 증착을 통합하는 자동화된 로봇 증착 시스템을 사용하는 바이오프린팅 방법론을 설명합니다. 프린트된 셀은 에칭된 피처에 직접 전달되어 이를 감지하고 방향을 지정할 수 있습니다.

세포의 표면지도 및 Bioprinting에 대한 자동화 된 로봇 분배 기법

This manuscript describes the introduction of cell guidance features followed by the direct delivery of cells to these features in a hydrogel bioink using ...

이 자동화된 로봇 분주 기술의 전반적인 목표는 지형적 세포 유도를 위한 표면을 생성하고, 프로그램된 패턴에 따라 이러한 구조물에 세포를 전달함으로써 세포의 행동과 분포를 제어하는 것입니다. 이 방법은 단일 배양 및 공동 배양 모두에서 표면 지형이 세포 행동에 어떻게 영향을 미치는지와 같은 생의학 공학 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 기존의 확립된 방법들과 비교하여 세포 유도 패턴을 프로그래밍하고 프린팅하는 데 소요되는 시간이 더 적다는 점입니다.또한 이 방법에는 정밀한 분사를 위한 세포 전달 단계가 포함되어 있습니다. 저희는 하이드로젤 내에 증착된 세포의 2D 패턴이 표면 유도(surface guidance)를 통해 이점을 얻을 수 있다는 점을 깨달았을 때 처음으로 이 방법의 아이디어를 얻었습니다. 이에 따라 표면 특징에 부합하는 방식으로 하이드로젤을 프린팅하는 기술을 개발하였습니다.본 프로토콜에서는 배압 보조 로봇 분주 시스템을 표면 식각 및 압출 기반 바이오프린터로 사용하는 방법을 설명합니다. 식각 및 프린팅을 위한 폴리스티렌 표면을 준비하려면 두께가 1 mm인 폴리스티렌 시트를 선택하십시오. 시트가 더 두꺼우면 휘어짐 현상이 더 심해집니다.그런 다음, 시트를 산소 플라즈마로 처리합니다. 산소 가스 조절기를 2 bar로 설정하십시오. 이어서 플라즈마 장비를 켜고 진공 펌프를 작동시킵니다.기기를 150 W 및 산소 가스 유량 30 standard cubic centimeters per minute로 설정하고, 시트를 이 조건에 10분 동안 노출시키십시오. 그다음, 챔버 내부를 진공 상태로 만들고 문을 밀폐한 후 사이클을 시작하십시오. 이어서, 처리된 시트를 순수 소태아혈청(fetal bovine serum)에 담근 후 37 °C에서 2시간 동안 교반하며 배양하십시오.혈청 처리 후, 시트를 1X PBS로 3회 세척하고 멸균합니다. 마지막 세척 후, 시트를 37 °C 오븐에 넣고 약 12시간 동안 하룻밤 동안 건조합니다. 먼저 식각을 위한 프린팅 스타일러스를 준비합니다.1.5 millimeter 직경의 직물 바늘을 디스펜싱 시린지 노즐에 바늘이 꽉 끼어 고정될 때까지 조심스럽게 삽입하십시오. 바이오프린팅 배열을 처음으로 생성할 때는, x, y 좌표를 생성하기 위해 숫자가 표시된 축이 있는 모눈종이에 원하는 패턴을 스케치하십시오. 그 다음, 해당 패턴의 좌표를 스프레드

automated-robotic-dispensing-technique-for-surface-guidance

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 3D 미세유체 프린팅 기술은 수중 표면에 세포 배열을 인쇄합니다.  우리는 세포 배열이 3D 플로우 셀에서 수중 표면에 미세유체적으로 전달되는 방법을 설명합니다.  물에 잠긴 표면에 인쇄함으로써, 다양한 분야에서 약물 스크리닝 및 세포 독성 평가를 허용하는 세포 마이크로어레이가 생성되었습니다.

연속 흐름 Microspotter을 사용하여 수정 된 표면에 세포의 침수 인쇄

수성 2상 시스템을 사용하여 고처리량 96웰 플레이트 형식으로 암세포 스페로이드를 로봇 프린팅하기 위한 프로토콜이 제시됩니다.

약물 테스트를위한 수성 2 단계 시스템으로 암 세포 타원체의 로봇 생산

여기서는 3 축 분배 시스템으로 자동화 직접 기입 순서에 의해 생성 된 자유 - 부유 마이크론 / 서브 마이크론 스케일 고분자 섬유와 "웹 형상"구조를 제조하는 프로토콜을 제시한다.

일시 중단 된 마이크론 / 서브 마이크론 스케일 섬유 구조의 3 차원 직접 쓰기는 로봇 디스펜스 시스템을 통해 처방

Cartesian bioprinter는 정밀하고 재현 가능한 형상으로 다중 재료 증착을 허용하는 동시에 환경 요인을 제어할 수 있도록 설계 및 제작되었습니다. 3차원 바이오프린터를 사용하면 복잡하고 실행 가능한 구조를 인쇄하고 쉽게 복제할 수 있습니다.

세 디스펜서 데카르트 프린터 사용 Bioprinted 세포를 구축의 생존

이 프로토콜은 생체 재료를 사용하지 않고 심장 ​​조직의 3D bioprinting을 설명합니다. 3D bioprinted 심장 패치는 구성 요소 spheroids의 기계적 통합을 나타내며 심장 조직 재생 및 심장병의 3D 모델로서 매우 유망합니다.

3D Bioprinting을 이용한 Spheroids의 기계적 통합을 보여주는 심장 조직의 생성

우리 어디 보조 세포 유형 수 더 시드할 수이 microfibrous 구조 vascularized 조직 및 organoids를 생성 하는 틈새 공간으로 microfibrous 혈관 침대 엔지니어링에 대 한 미세 bioprinting 전략에 따라 일반화 된 프로토콜을 제공 합니다.

공학에 대 한 미세 Bioprinting 나가도록 조직 및 Organoids

연골과 피부 아날로그 bioprinted nanocellulose-alginate 근거한 bioink를 사용 하 여 했다. bioinks 번 수동 혼합 장치를 통해 인쇄 하기 전에 cellularized 했다. 구문 균일 하 게 cellularized, 높은 생존 능력, 그리고 차별화의 유리한 마커 전시를 시연 했다.

연골과 피부 조직 아날로그 소설 수동 Bioink Precellularization에 대 한 단위 기술 혼합을 이용 하 여 Bioprinting

이 프로토콜은 표준 형광 현미경 상에서 그들의 산소화 및 세포 사멸에 대한 다중 파라메트릭 분석을 사용하여 바이오프린팅을 위한 고처리량 스페로이드 생성을 기술한다. 이러한 접근법은 구상체 생존력을 제어하고 표준화를 수행하기 위해 적용될 수 있으며, 이는 3D 조직, 종양 미세환경 및 성공적인 (마이크로)조직 생물제작을 모델링하는데 중요하다.

다세포 구상체의 저렴한 산소 현미경 보조 생물 제조

여기에서는 세포 현탁액을 시드하기 위해 자동화 된 피펫팅 시스템을 사용하여 지방 유래 기질 / 줄기 세포 (ASC) 구상체의 대규모 생산을 설명하므로 스페로이드 크기와 모양의 균질성을 보장합니다. 이 ASC 구상체는 3D 바이오 프린팅 접근법의 빌딩 블록으로 사용할 수 있습니다.

3D 바이오프린팅을 위한 지방유래 줄기세포 구상체의 대규모, 자동화 생산

하이드로겔 형성 중 전단 처리는 전단력이 제거된 후 전단이 얇지만 빠르게 재구성되는 마이크로겔 현탁액의 생성을 초래합니다. 이러한 물질은 바이오프린팅 복합체, 세포 함유 구조의 지지 매트릭스로 사용되었습니다. 여기서는지지 베드 및 호환 가능한 바이오 잉크를 제조하는 데 사용되는 방법을 설명합니다.

부유 된 3D 바이오 프린팅을위한 겔화 동안 전단 처리에 의해 형성된 Agarose 유체 겔

수용성 기저막 추출물은 암 연구에서 가장 널리 사용되는 생물학적 매트릭스이지만, 복잡한 유변학적 거동으로 인해 상업적으로 이용 가능한 바이오프린팅 시스템으로는 바이오프린팅이 어렵습니다. 이 작업은 단일 및 다중 레이어 모두에서 우수한 형상 충실도를 가진 순수한 매트릭스 구조를 생산하기 위한 맞춤형 바이오프린팅 전략을 제시합니다.

Design and Validation of a Volumetric-extrusion Bioprinter for Bioprinting of Soluble Basement Membrane Extract for Translational Research

배우세요 자동화된 로봇 분배 기법을 활용한 세포 표면지도 작성 및 바이오프린팅 방법입니다. 이 기술은 정밀한 세포 전달과 표면 지형 유도를 통해 세포 행동을 제어하며, 생물의학 공학 연구에 효율적인 패턴 인쇄를 제공합니다.

세포의 표면지도 및 Bioprinting에 대한 자동화 된 로봇 분배 기법

더 많은 동영상 탐색