대량 하이드로젤을 단편화하고 생물 의학 응용 분야를 위한 입상 하이드로젤로 처리

과립 하이드로 젤은 많은 유리한 특성을 가진 흥미로운 새로운 종류의 생체 재료입니다. 우리의 희망은 이러한 방법을 공유함으로써 생물 의학 응용 프로그램을위한 세분화 된 하이드로 젤의 접근성과 혁신을 증가시킬 수 있다는 것입니다. 이 기술은 간단하고 비용이 저렴하며 많은 화학 물질에 쉽게 적용 할 수 있으며 거의 모든 실험실에서 구현할 수 있습니다.

하이드로겔 전구체 용액으로 3밀리리터 주사기를 로드합니다. 빈 3 밀리리터 주사기 뒷면에서 플런저를 제거하고 주사기 배럴 상단에 팁 캡을 추가하십시오. 1, 000 마이크로리터 피펫을 사용하여 하이드로겔 전구체 용액을 팁 캡이 있는 시린지 배럴로 옮깁니다.

하이드로겔 전구체 용액이 있는 주사기 배럴을 한 손으로 잡고 팁 캡을 아래로 향하게 하고 배럴의 열린 끝을 위로 향하게 합니다. 주사기 플런저를 주사기 배럴 뒤쪽의 개구부로 되돌립니다. 주사기 배럴의 뒤쪽에 있는 개구부를 밀봉할 수 있을 정도로 주사기 플런저를 배럴 안으로 부드럽게 밀어 넣고, 플런저와 주사기 배럴을 조심스럽게 잡고 주사기 배럴의 뒷면이 플런저로 밀봉되도록 합니다.

플런저가 아래를 향하고 팁 캡이 이제 위를 향하도록 주사기를 반전시킵니다. 팁 캡을 제거하고 모든 공기가 주사기에서 제거 될 때까지 플런저를 주사기 배럴에 부드럽게 밀어 넣으십시오. 팁 캡을 주사기에 다시 부착합니다.

하이드로겔 전구체 용액이 팁 캡을 사용하여 3밀리리터 주사기 내에 고정되어 있는지 확인하십시오. UV 램프를 켜기 전에 적절한 개인 보호 장비 및 안전 장치를 착용하십시오. 하이드로겔 전구체 용액이 로딩된 3-밀리리터 주사기를 UV 스폿 경화 램프 아래에 원하는 시간 동안 놓고 완전히 광가교시킨다.

UV 램프를 끄고 주사기를 제거하십시오. 하이드로겔이 이제 주사기 내에서 광가교되어 있는지 확인하십시오. 빈 3 밀리리터 주사기 뒷면에서 플런저를 제거하십시오.

팁 캡을 루어 잠금 장치에 고정시킵니다. 광가교된 벌크 하이드로겔을 함유하는 주사기로부터 팁 캡을 제거한다. 하이드로겔 주사기의 상단을 빈 주사기의 배럴 개구부와 정렬하십시오.

벌크 하이드로겔을 주사기 개구부를 통해 빈 주사기의 배럴 내로 밀어낸다. 압출된 하이드로겔이 들어 있는 주사기를 잡고 팁 캡이 아래를 향하고 배럴 개구부가 위를 향하도록 합니다. 1, 000 마이크로리터 피펫을 사용하여, 1.5 마이크로리터의 PBS를 주사기 배럴에 첨가한다.

주사기 플런저를 배럴의 개구부와 정렬하고 플런저를 간신히 밀어 씰을 만들 수 있습니다. 플런저가 이제 아래로 향하고 팁 캡이 위를 향하도록 주사기를 반전시켜 플런저와 주사기 배럴을 제자리에 고정시켜 하이드로젤이나 PBS가 새어 나오지 않도록하십시오. 여러 번 반전시켜 단편화된 하이드로겔을 PBS 첨가와 혼합한다.

팁 캡이 위를 향하고 플런저가 아래를 향하도록 주사기를 잡으십시오. 팁 캡을 분리합니다. 매우 부드럽게 플런저를 위쪽으로 밀어 주사기 내부에서 공기를 제거하십시오.

단편화 된 하이드로겔 용액을 일련의 바늘을 통해 압출하여 단편화 된 마이크로 젤을 만듭니다. 무딘 팁 18-게이지 바늘을 단편화된 하이드로겔 및 PBS를 함유하는 주사기의 상부에 고정시켰다. 신선한 3 밀리리터 주사기에서 플런저를 제거하고 빈 주사기 배럴에 팁 캡을 고정하십시오.

단편화된 하이드로겔 용액을 18게이지 바늘을 통해 빈 주사기 배럴의 뒤쪽으로 밀어낸다. 빈 주사기와 바늘을 적절한 날카로운 폐기물 흐름에 버리십시오. 하이드로겔 용액의 압출을 23, 27 및 30 게이지 바늘로 반복한다.

마지막 압출 단계에서, 단편화된 마이크로겔 용액을 마이크로원심분리 튜브 내로 압출한다. 단편화된 마이크로겔 현탁액을 세척하고 분리한다. 마이크로원심분리기를 사용하여, 단편화된 마이크로겔 용액을 5분 동안 5, 000배 g에서 스핀다운시킨다.

피펫을 사용하여 상층액을 제거하십시오. 1밀리리터의 PBS를 단편화된 마이크로겔을 함유하는 각 마이크로원심분리 튜브에 첨가하고 5 내지 10초 동안 와류시킨다. 20 마이크로리터의 단편화된 마이크로겔 현탁액을 180 마이크로리터의 PBS와 결합하여 희석된 단편화된 마이크로겔 현탁액을 생성한다.

소용돌이가 완전히 섞여 있습니다. 50 마이크로리터의 묽은 단편화된 마이크로겔 현탁액을 유리 현미경 슬라이드로 옮긴다. 에피형광 현미경을 사용하여 4x 또는 10x 줌에서 형광 표지된 마이크로젤의 이미지를 획득합니다.

진공 구동 여과를 사용하여 단편화된 마이크로겔을 잼. 진공 구동 여과 장치를 조립하고 시험한다. Buchner 깔때기를 필터 플라스크 안에 고정합니다.

튜브를 사용하여 필터 플라스크를 진공 라인에 연결하십시오. 멤브레인 필터를 버크너 깔때기 컵에 넣습니다. 다이얼 밸브를 열어 진공 라인을 켭니다.

멤브레인 필터 상에 대략 0.5 밀리리터의 PBS를 피펫팅하여 연결을 시험하고, 모든 PBS가 필터를 통과하여 필터 플라스크의 바닥에 수집되는 것을 관찰한다. 진공 라인을 켜고 완전한 밀봉을 확보한 후, 단편화된 마이크로겔 용액을 와류시킨다. 1, 000 마이크로리터 피펫을 사용하여, 단편화된 마이크로겔 용액을 멤브레인 필터 상으로 옮긴다.

진공이 PBS를 마이크로겔 용액에서 끌어낼 때까지 약 30초 동안 기다린다. 진공 라인을 끕니다. 신선한 3 밀리리터 주사기를 얻고 플런저를 제거하십시오.

금속 주걱을 사용하여 파편화 된 과립 하이드로 겔을 필터에서 스쿠핑하고 빈 주사기 배럴의 뒤쪽으로 옮깁니다. 플런저를 주사기로 돌려 보냅니다. 조각난 과립 하이드로젤을 주사기에 넣으면 이제 사용할 준비가 되었습니다.

팁 캡을 제거하고 선택한 바늘로 교체하십시오. 주사기를 선택한 인쇄 플랫폼에로드하십시오. 계획 단계에서 준비된 G 코드 파일을 3D 인쇄 소프트웨어로 로드합니다.

[인쇄 미리 보기] 패널로 이동하여 [인쇄]를 누릅니다. 인쇄 증착이 완료되자마자, 단편화된 과립형 하이드로겔 구축물을 광가교 및 안정화를 위해 UV 광에 노출시킨다. 압출 단편화는 직경이 10 ~ 300 마이크로 미터 인 들쭉날쭉한 다각형 모양의 마이크로 젤을 산출합니다.

원형도의 범위는 0.2에서 거의 1까지이며 종횡비는 1에서 3까지입니다. 이러한 파라미터는 단편화 과정에 의해 형성된 불규칙하고 들쭉날쭉한 마이크로겔 형태를 기술한다. 원심분리 또는 진공 구동 여과를 사용하여 함께 포장할 때, 조립된 과립형 하이드로겔은 전단 얇아지고 자가 치유된다.

단편화 된 과립 하이드로 젤은 주사 가능한 하이드로 젤에 대해 높은 형상의 충실도와 기계적 무결성을 가지고 있습니다. 3D 프린팅을 위해 단편화된 과립형 하이드로젤을 사용하는 것 외에도, 이들 시스템은 시험관내 세포 배양 플랫폼뿐만 아니라 조직 복구 및 약물 전달을 위한 주사 가능한 시스템으로도 사용될 수 있다. 이러한 간단하고 저렴한 방법은 과립 하이드로 겔 생체 재료의 장점을 더 많은 연구자들에게 제공하여 과립 하이드로 겔 제조에 대한 접근성을 높이고 바이오 재료 분야의 혁신을 가능하게합니다.