Decellularization 식물 조직의 조직 공학 응용 프로그램에 대 한 두 가지 방법
2018년 5월 31일
여기에 우리가 현재, 및 대비 2 프로토콜 decellularize 식물 조직 하는 데 사용: 세제 기반 접근 및 세제 무료 접근. 두 방법 모두 다음 조직 공학 응용 프로그램에 대 한 건설 기계로 활용 될 수 있습니다 사용, 식물 조직의 세포 외 매트릭스 뒤에 남겨두고.
이러한 방법은 정교한 초미세 구조 및 확장 가능한 제조를 통해 우수한 유체 전달 기능을 갖춘 스캐폴드 개발과 같은 생체 재료 분야의 주요 질문을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 기술의 주요 장점은 특수 장비 없이도 줄기 조직용 대부분의 식물에 적용할 수 있다는 것입니다. 먼저 F.hispida 잎의 신선 또는 냉동 샘플을 수집합니다.
나중에 사용할 수 있도록 남아있는 신선한 샘플을 섭씨 영하 20도에 보관하십시오. 잎을 섭씨 20-25도의 탈이온수에 그대로 두십시오. 깨끗한 생검 펀치를 사용하여 잎을 직경 8mm 디스크로 자릅니다.
다음으로, 잎 샘플을 세척하려면 탈이온수에 담근 후 5-10분 동안 저속으로 쉐이크 플레이트에서 배양합니다. 그런 다음 탈이온수에 SDS의 부피로 10%중량을 준비합니다. SDS 용액을 준비한 후 잎 샘플을 플라스틱 접시에 놓습니다.
그런 다음 SDS 용액을 추가하여 샘플을 완전히 덮습니다. SDS 에머 잎 s를 놓습니다.amp증발을 방지하기 위해 덮개를 씌운 다음 쉐이크 플레이트에 놓습니다. 그런 다음 잎 샘플을 실온에서 5일 동안 배양합니다.
5일간의 배양 후 SDS 용액을 탈이온수로 교체하십시오. 탈이온수에 담근 샘플을 쉐이크 플레이트에서 10-15분 동안 배양합니다. 다음으로, 5ml의 비이온 계면활성제와 50ml의 표백제를 혼합합니다.
이 혼합물을 445ml의 탈이온수에 첨가하십시오. 그런 다음 갓 준비된 비이온 계면활성제 표백제 용액에 샘플을 추출합니다. 샘플이 제거될 때까지 24시간마다 비이온 계면활성제 표백제 용액을 계속 교체하십시오.
그런 다음 세척된 샘플을 탈이온수에 2분 동안 담근 상태로 쉐이크 플레이트에 담가 둡니다. 세제가 없는 탈세포화를 위해 중탄산나트륨 용액 3%중량에 5% 부피 표백제를 준비합니다. 다음으로, 흄 후드 내의 핫 플레이트에서 용액을 섭씨 60-70도까지 가열합니다.
용액이 원하는 온도에 도달하자마자 잎 샘플을 담그십시오. 그런 다음 시료 손상을 방지하기 위해 교반 플레이트의 속도를 줄이고 눈에 띄게 세척된 시료를 찾아 수조에서 조심스럽게 옮깁니다. 마지막으로 샘플을 탈이온수에서 1-2분 동안 배양합니다.
모든 샘플이 본질적으로 다르기 때문에 샘플이 손상되지 않았는지 확인하기 위해 약 15분마다 탈세포화 진행 상황을 확인하는 것이 좋습니다. MTM, SAF 및 UTS 매개변수는 P.aquatica 및 F.hispida 종의 고유한 탈세포화된 골격 특성을 조사하기 위해 먼저 연구됩니다. 실제로, 세 가지 매개 변수 모두 세제 기반 및 세제가 없는 탈세포화 방법을 모두 사용하여 유사한 기계적 특성을 나타냅니다.
그러나 F.hispida의 UTS 기계적 특성은 탈세포화를 위해 표백제보다 SDS를 사용하여 현저히 높은 평균값을 보여줍니다. 연구된 투명화된 식물 종의 게놈 DNA 함량은 또한 탈세포화되지 않은 샘플과 비교할 때 탈세포화 시 현저히 감소합니다. 다음으로, 인간 피부 갑상선 아세포의 대사 활동은 탈세포화된 P.aquatica 또는 Garcinia 골격의 존재 하에서도 측정됩니다.
흥미롭게도, 세제가 없는 기반 골격은 세포 대사 활동에 대한 영향을 감소시켰지만, SDS 개간 후 트리스하이드로클로라이드 완충액으로 세척한 후 무혈청 배지로 세척하면 탈이온수만으로 세척하는 것과 비교할 때 세포 대사 활동에 미치는 영향이 감소합니다. 마지막으로, F.hispida 잎 구조의 표면에 석회질로 염색된 중간엽 줄기세포의 성장이 여기에 나와 있습니다. 일단 숙달되면 이러한 기술은 약 7일에서 적절하게 수행하면 15분 정도로 완료할 수 있습니다.
이러한 절차를 수행할 때 샘플이 배치마다 다를 수 있어 세척 시간이 달라질 수 있으므로 샘플이 탈세포화될 때 샘플을 모니터링하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 dequantification 또는 기계적 테스트와 같은 다른 방법을 적용하여 샘플이 어느 정도까지 투명화되고 샘플이 기계적으로 유사한 다른 조직과 같은 추가 질문에 답할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 조직 공학 분야의 연구원들이 관류 가능한 골격을 제조할 수 있는 길을 닦는 데 도움이 되었습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 골격으로 사용하기 위해 식물 조직을 탈세포화하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 세제와 표백제 연기로 작업하는 것은 위험할 수 있으며 이러한 절차를 수행하는 동안 항상 적절한 보호 장비 사용 및 흄 후드 사용과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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개요
이 기사는 식물 조직의 탈세포화를 위한 두 가지 프로토콜을 제시하고 비교합니다: 세정제 기반 접근법과 세정제 무첨가 접근법입니다. 두 방법 모두 세포외 기질을 보존하여 조직 공학 응용을 위한 스캐폴드로 활용할 수 있습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 바이오 재료
- 조직 공학
- 식물 생물학
배경
- 탈세포화 기술은 스캐폴드를 만드는 데 중요합니다.
- 스캐폴드는 유체 이동 능력을 향상시킬 수 있습니다.
- 이 방법은 다양한 식물 줄기 조직에 적용할 수 있습니다.
- 이러한 기술에는 특수 장비가 필요하지 않습니다.
연구 목적
- 세정제 기반 및 세정제 무첨가 탈세포화 방법을 비교합니다.
- 식물 세포외 기질을 스캐폴드로 사용할 잠재력을 평가합니다.
- 조직 공학을 위한 스캐폴드 개발의 도전 과제를 해결합니다.
사용된 방법
- 신선하거나 냉동된 F.hispida 잎 샘플 수집.
- -20도 섭씨에서 샘플 보관.
- 20~25도 섭씨의 탈이온수에서 잎을 담그기.
- 생검 펀치를 사용하여 잎을 직경 8밀리미터의 원판으로 절단합니다.
주요 결과
- 두 탈세포화 방법은 모두 세포외 기질을 효과적으로 보존합니다.
- 생성된 스캐폴드는 다양한 조직 공학 응용에 활용될 수 있습니다.
- 스캐폴드의 유체 이동 능력이 향상되었습니다.
- 이 방법은 대부분의 식물 종에 적용 가능하고 확장 가능합니다.
결론
- 탈세포화 기술은 조직 공학을 위한 실용적인 스캐폴드를 제공합니다.
- 두 방법 모두 각각의 장점이 있으며 특정 필요에 따라 선택할 수 있습니다.
- 미래 연구에서는 식물 유래 스캐폴드의 추가 응용을 탐구할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Plant-derived scaffolds address critical biomaterials challenges in tissue engineering by offering scalable, biocompatible alternatives to autologous, synthetic, and animal-derived grafts. The described decellularization methods enable reproducible production of scaffolds with preserved extracellular matrix architecture, supporting fluid transfer and mechanical functionality essential for regenerative medicine applications. This positions plant-based systems as a strategic option for de-risking early-stage scaffold development in preclinical pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of extracellular matrix contributions to scaffold biocompatibility and mechanical integrity.
- Operational Value: Provides standardized plant tissue preparation workflows applicable across species without specialized equipment.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Yields scaffolds with quantifiable mechanical properties (UTS, MTM, SAF) for comparative biomaterial screening.
- Operational Value: Supports assay-ready scaffold production with low cellular metabolic impact, enabling reproducible cell-seeding experiments.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates evaluation of human cell responses (e.g., dermal thyroblasts, mesenchymal stem cells) on plant-derived matrices.
- Operational Value: Offers dual-method flexibility (detergent-based vs. detergent-free) to optimize scaffold properties for specific tissue engineering endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
These decellularization methods integrate into the discovery continuum by providing preparatory scaffolds for cell-based assays, supporting progression from biomaterial screening to preclinical validation in tissue engineering workflows.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing regarding plant extracellular matrix suitability as a scaffold foundation.
- Screening: Delivers reproducible scaffolds with measurable mechanical and biological outputs for comparative evaluation.
- Analytics: Generates quantifiable data (genomic DNA reduction, metabolic activity, UTS) to inform scaffold selection criteria.
- Translational Research: Supports continuity from biomaterial discovery to preclinical testing via standardized scaffold production.
- Enterprise Reuse: Establishes a platform-agnostic protocol adaptable to multiple plant species, enhancing resource efficiency across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in scaffold performance by decoupling cellular and extracellular matrix contributions.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized incubation times, solution concentrations, and washing steps.
- Strategic Value: Lowers development barriers by eliminating need for specialized equipment, enabling broader lab adoption.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement by providing scaffolds with tunable properties (e.g., UTS modulation via SDS vs. bleach).
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomaterial handling and decellularization monitoring to prevent over-processing.
- Necessitates access to standard lab equipment (shake plate, hot plate, fume hood, biopsy punch) and reagents (SDS, bleach, sodium bicarbonate).
- Demands cross-team standardization of clearing endpoint assessment (e.g., visual inspection timing) to ensure batch consistency.
- Requires adaptation of incubation durations based on plant species and tissue thickness, as noted in sample variability observations.
- Involves safety considerations for handling detergents and bleach, including PPE use and fume hood operation during heated steps.
