Het huidige protocol beschrijft een niet-emulsie-gebaseerde methode voor de fabricage van chitosan-genipin microgels. De grootte van deze microgels kan nauwkeurig worden gecontroleerd en ze kunnen pH-afhankelijke zwelling vertonen, in vivo afbreken en worden geladen met therapeutische moleculen die in de loop van de tijd op een duurzame manier vrijkomen, waardoor ze zeer relevant zijn voor tissue engineering-toepassingen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Fabricage van maatgecontroleerde en emulsievrije Chitosan-Genipin-microgels voor tissue engineering-toepassingen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Chitosan microgels zijn van groot belang in tissue engineering vanwege hun brede scala aan toepassingen, lage kosten en immunogeniciteit. Chitosan-microgels worden echter vaak vervaardigd met behulp van emulsiemethoden die organische oplosmiddelspoelingen vereisen, die giftig en schadelijk zijn voor het milieu. Het huidige protocol presenteert een snelle, niet-cytotoxische, niet-emulsie-gebaseerde methode voor het vervaardigen van chitosan-genipin microgels zonder de noodzaak van organische oplosmiddelspoelingen. De hierin beschreven microgels kunnen worden vervaardigd met nauwkeurige maatcontrole. Ze vertonen aanhoudende afgifte van biomoleculen, waardoor ze zeer relevant zijn voor weefseltechnologie, biomaterialen en regeneratieve geneeskunde. Chitosan is gekruist met genipin om een hydrogelnetwerk te vormen en vervolgens door een spuitfilter te gaan om de microgels te produceren. De microgels kunnen worden gefilterd om een reeks maten te creëren en ze vertonen pH-afhankelijke zwelling en degraderen in de loop van de tijd enzymatisch. Deze microgels zijn gebruikt in een rattengroeiplaatletselmodel en er werd aangetoond dat ze een verhoogd kraakbeenweefselherstel bevorderen en volledige afbraak vertonen na 28 dagen in vivo. Vanwege hun lage kosten, hoge gemak en gemak van fabricage met cytocompatibele materialen, presenteren deze chitosan microgels een opwindende en unieke technologie in tissue engineering.
Inleiding
De groeischijf, ook bekend als de physis, is de kraakbeenstructuur aan het einde van lange botten die de groei bij kinderen bemiddelt. Als de groeischijf gewond raakt, kan zich herstelweefsel vormen dat bekend staat als een "benige staaf", die de normale groei onderbreekt en groeiafwijkingen of hoekige misvormingen kan veroorzaken. Epidemiologische gegevens hebben aangetoond dat 15% -30% van alle skeletletsels bij kinderen gerelateerd zijn aan de groeischijf. Benige staafvorming komt voor bij maximaal 30% van deze verwondingen, waardoor groeischijfletsels en de bijbehorende behandeling een significant klinisch manifestatieprobleemzijn
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle dierprocedures werden goedgekeurd door de University of Colorado Denver Institutional Animal Care and Use Committee. 6 weken oude mannelijke Sprague-Dawley ratten werden gebruikt voor de huidige studie. Het model voor kankerletsel op de groeischijf van ratten is gemaakt naar aanleiding van een eerder gepubliceerd rapport30.
1. Bereiding van het chitosanpolymeer
- Verkrijg gezuiverde en gelyofiliseerde laagmoleculaire gewicht (LMW) chitosan uit commercieel beschikbare bronnen (zie Tabel met materialen).
- Voeg 495 ml dubbel gedestilleerd water (ddH2O) e....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Succesvolle fabricage van chitosan microgels is afhankelijk van de crosslinking reactie tussen genipin en chitosan, met name met betrekking tot de amines op de chitosan polymeerketens. In tegenstelling tot andere microgelfabricagetechnieken vereist deze methode geen emulsies of oplosmiddelspoelingen en kan deze snel en gemakkelijk worden uitgevoerd met goedkope apparatuur. Een kenmerkende indicator voor succesvolle microgelfabricage is de duidelijke kleurverandering van gebroken wit naar donkerblauw nadat de chitosan en .......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Microgels zijn de afgelopen jaren op grote schaal onderzocht vanwege hun hoge mate van toepasbaarheid voor verschillende doeleinden, zoals medicijnafgifte of celinkapseling9. Het gemak van de productie van biomateriaalconstructies op microschaal is van groot belang in tissue engineering, omdat het onderzoekers in staat stelt om op hydrogel gebaseerde strategieën te ontwikkelen op een specifieke grootte en tijdschaal. De meeste methoden voor het vervaardigen van chitosan-microgels vereisen echter d.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Onderzoek gerapporteerd in deze publicatie werd ondersteund door het National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases van het National Institute of Health onder de toekenningsnummers R03AR068087 en R21AR071585 en door de Boettcher Foundation (# 11219) aan MDK. CBE werd ondersteund door NIH/NCATS Colorado CTSA Grant Number TL1 TR001081.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Azijnzuur | SigmaAldrich | AX0073 | |
| BD Luer-Lock spuit | Fisher Scientific | 14-823-16E | |
| Büchner-trechter | Fisher Scientific | FB966F | 100 mm diameter |
| Chitosan (laag moleculair gewicht) | SigmaAldrich | 448869 | 75-80% deacetylatie |
| Dialyse membraanbuis | Fisher Scientific | 08-670-5C | 3500 MWCO |
| Ethanol | SigmaAldrich | 493538 | |
| Genipine | SigmaAldrich | G4796 | |
| Heracell 150i Incubator | ThermoFisher | 50116047 | |
| Parafilm | Fisher Scientific | 13-374-12 | |
| Recombinant humaan SDF-1a | Peprotech | 300-28A | |
| Recombinant humaan TGF-b3 | Peprotech | 100-36E | |
| Whatman Filter Paper Grade 540 | SigmaAldrich | Z241547 | 8 mm poriëngrootte |
| Whatman Filter Paper Grade 541 | SigmaAldrich | WHA1541055 | 22 mm poriëngrootte |
| Whatman Filter paper Grade 542 | SigmaAldrich | WHA1542185 | 2.7 mm poriëngrootte |
| Draadgaas Zeef | McMaster-Carr | 9317T86 | No. 100 Mesh |
Referenties
- Mizuta, T., Benson, W. M., Foster, B. K., Morris, L. L. Statistical analysis of the incidence of physeal injuries. Journal of Pediatric Orthopaedics. 7 (5), 518-523 (1987).
- Mann, D. C., Rajmaira, S. Distribution....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
