Een van de voortdurende uitdagingen in zenuwweefsel techniek is het creëren van een zenuwleiding (NC) die de extra cellulaire matrix, waar zenuwen groeien natuurlijk nabootst. Onderzoek heeft aangetoond dat de cellen reageren op verschillende factoren in hun omgeving met inbegrip van mechanische, topografische, lijm en chemische signalen 1-3. Een van de belangrijkste uitdagingen op dit gebied bepalen van de juiste combinatie van signalen en het vervaardigen van een systeem dat signalen kan handhaven voor een langere periode celgroei 4 ondersteunen. Perifere neuronen is bekend dat ze een zachte ondergrond de voorkeur geven, worden geregisseerd door uitgelijnde vezels, en reageren op zenuw groeifactor (NGF) 5-7. NC chemische signalen kan voorzien weken bleken verbeterde functioneel herstel dichter bij die van allografts, de huidige gouden standaard voor zenuwreparatie 8,9 verschaffen.
Diverse materialen en productiemethoden worden gebruikt mechanische en topografische producerenal keuen 10-13. Mechanische signalen zijn inherent aan het gekozen materiaal, waardoor selectie van de geschikte materiaal voor de toepassing kritische 1,13. Productiemethoden te controleren topografische aanwijzingen bevatten fasescheiding, zelf-assemblage en electospinning 1,13. Voor microschaal toepassingen, microfluidics, photopatterning, etsen, zout bloedzuigers, of gas schuim kan ook worden gebruikt 14-17. Elektrospinproces heeft ontpopt als de meest populaire manier om vezelig substraten voor weefselkweek ingenieur vanwege de flexibiliteit en het gemak van de productie 13,18-23. Elektrogesponnen nanovezels zijn gefabriceerd door het toepassen van een hoge spanning naar een polymeer oplossing waardoor het zich af te weren en zich over een korte afstand te ontladen 24. Een uitgelijnde steiger kan worden gecreëerd door het verzamelen van de vezels op een geaard roterende doorn en nonaligned steigers worden verzameld op een stationaire plaat 25. Adhesie signalering kan worden bereikt door het bekleden van de vezelige scaffold with fibronectine of conjugeren een adhesie peptide, zoals RGD, de HA vóór elektrospinning 26.
Chemische signalen zoals groeifactoren, dit zijn de moeilijk te handhaven gedurende langere perioden aangezien zij een bron voor gecontroleerde vrijgave nodig. Veel systemen zijn geprobeerd om gecontroleerde afgifte toe te voegen aan elektrogesponnen vezelig netwerken met wisselend succes. Deze methoden omvatten mix elektrospinnen, emulsie elektrospinnen, core-shell elektrospinproces en eiwitconjugatie 27. Bovendien wordt electrospinning traditioneel gedaan in een vluchtig oplosmiddel, waarbij de levensvatbaarheid van het eiwit 28 kan beïnvloeden, handhaaft derhalve bioactiviteit van het eiwit worden onderzocht.
Deze aanpak specifiek over de combinatie van mechanische, topografische, chemische en lijm signalen naar een afstembare steiger voor perifere zenuw groei te creëren. Steiger monteurs wordt nauwkeurig gecontroleerd door het synthetiserengemethacryleerde Hyaluronzuur (HA). De methacrylation sites worden gebruikt om foto reactieve verknopers hechten. Het verknoopte materiaal niet meer water oplosbare en uitsluitend afgebroken door enzymen 29. De hoeveelheid verknoping verandert de afbraaksnelheid, mechanica en andere fysische eigenschappen van het materiaal. Met HA met 30% methacrylation, die een trekmodulus van -500 Pa heeft, is zacht substraat dat vlakbij de natieve mechanica van neuraal weefsel en kenmerkend voorkeur van neuronen 26,29. Elektrospinnen op een roterende doorn wordt gebruikt om uitgelijnde vezels te creëren voor een topografische cue. Met behulp elektrospinproces samen met microsferen biedt chemische signalen binnen het schavot gedurende langere perioden. Om neuriet groei microsferen bevattende NGF worden gebruikt om de chemische afgeven ondersteunen. Unlike meeste electrospun materialen HA oplosbaar in water zodat het NGF geen agressieve oplosmiddelen tegenkomt tijdens de productie. Om een lijm signaal toe te voegen, de scaffold bekleed met fibronectine. Het ingevulde systeem bevat alle vier de soorten signalen zoals hierboven beschreven: zacht (mechanische) uitgelijnd (topografische) glasvezels met een NGF vrijgeven microsferen (chemische) gecoat met fibronectine (lijm). Productie en het testen van dit systeem wordt beschreven in dit protocol.
Het proces begint met de productie van de microsferen met een water-in-olie-in-water dubbele emulsie. De emulsie wordt gestabiliseerd met een surfactant, polyvinylalcohol (PVA). De binnenste waterfase bevat het eiwit. Als het wordt toegevoegd aan de oliefase, die de PLGA schaalmateriaal opgelost in dichloormethaan (DCM), de surfactant creëert een barrière tussen de fasen beschermen het eiwit uit de DCM. Deze emulsie wordt dan gedispergeerd in een waterfase bevattende PVA aan het buitenoppervlak van de microsferen te creëren. De stabiele emulsie wordt geroerd om het DCM verdampen. Na het spoelen en vriesdrogen van u blijven zitten met de droge microbolletjes containing het eiwit.
Nadat de microsferen zijn voltooid zijn ze klaar om te worden electrospun in steigers. Eerst moet je de elektrospinnen oplossing te bereiden. De viscositeit van de oplossing tiekritische vezelvorming. Oplossingen van pure HA niet voldoen aan deze eis; PEO wordt toegevoegd als drager polymeer om voor electrospinning. De microsferen worden toegevoegd aan de oplossing en electrospun resulteert in een vezelachtige steiger met microsferen overal verspreid.
Zodra de productie voltooid is, moet het eiwit worden getest om de levensvatbaarheid verifiëren. Om dit te doen, kan een primaire cel die reageert op NGF worden gebruikt. Dit protocol maakt gebruik van de ganglia (DRG) 8-10 dagen oude kippenembryo's. De cel bundels worden gezaaid op steigers microsferen gevuld met NGF of als ze leeg zijn. Als NGF nog steeds levensvatbaar zou u verbeterde neuriet groei bij de NGF bevattende scaffolds bekijken. Als NGF niet langer levensvatbaar zal hetniet neurites te breiden bevorderen en moeten vergelijkbaar zijn met de controle verschijnen.
De hierin beschreven exacte procedure is gericht op neurale steun echter met eenvoudige wijzigingen van het materiaal, electrospinning methode en eiwitten het systeem kan worden geoptimaliseerd voor verschillende types cellen en weefsels.