Name: Afdrukken warmteresponsieve Reverse Mallen voor de schepping van Patterned Hydrogelen Twee-component voor 3D Cell Culture (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 49 s
Description: Leer een methode voor bioprinten van warmteresponsieve reverse mallen om gepatroneerde tweedelige hydrogelen te maken voor 3D-celkweek. Deze techniek maakt complexe hydrogelarchitecturen mogelijk.

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

Wij danken Deborah Studer voor de hulp bij de bioprinter. Het werk werd gefinancierd door de Europese Unie Zevende Kaderprogramma (FP7/2007-2013) onder subsidieovereenkomst n ° NMP4-SL-2009-229292.

1. Voorbereiding van de Poloxamer 407 Solution Indien beschikbaar, voert u de voorbereiding van de poloxameer oplossing in een koude ruimte (4 ° C). Indien niet beschikbaar, plaats een glazen fles in een bekerglas gevuld met ijskoud water. Bij hogere temperaturen zal het poloxameer boven het gelpunt en niet goed oplossen. <ol><li> Voeg 60 ml ijskoude PBS oplossing in een glazen fles en roer krachtig met een magneetroerder. </li><li> Weegt 24.5 gram poloxameer en voeg deze in kleine hoeveelheden aan de koude PBS. Wacht tot het poloxameer gedeeltelijk is opgelost voordat er nog meer toe te voegen. </li><li> Roer de oplossing tot alle poloxameer is opgelost. </li><li> Voeg koude PBS tot een eindvolume van 100 ml wordt bereikt. De eindconcentratie wordt 24,5% w / v. </li><li> Stop roeren van de oplossing en laat het rusten bij 4 ° C totdat luchtbellen en schuim in de oplossing verdwenen. Bellen die zijn gevangen in de gel wordt overgedragen aan de printer cartridge en zal leiden tot defecten in de gedrukte offer mallen. </li><li> Filter (0,22 pm filter) de oplossing direct in de drukkerij cartridge om ongewenste deeltjes die de naald zouden kunnen verstoppen. De filterstap moeten worden uitgevoerd in een koude ruimte (of indien niet beschikbaar gekoeld tips, filter enz.) geleren van het poloxameer in het filter te voorkomen. Bewaar de gesloten patroon bij 4 ° C tot 30 minuten voor het experiment. </li></ol> 2. Voorbereiding van de 3D-printer De 3D-printer gebruikt in dit werk was de &quot;BioFactory&quot; van regenHU. De extrusie deel van het systeem bestaat uit verschillende delen. Een patroon onder druk aan de top via een luer-lock adapter een connector verbonden. De connector overbrugt de ruimte tussen de uitlaat van de patroon en de inlaat van een elektromagnetische klep. Aan de uitgang van de magneetventiel kan naalden met verschillende diameters worden gebruikt. Het materiaal wordt geëxtrudeerd op een subStrate dat wordt gehouden op een bewegend podium door middel van vacuüm. De belangrijkste onderdelen van het systeem zijn weergegeven in figuur 1. Andere extrusie gebaseerde systemen kunnen worden gebruikt voor het afdrukken en het optimalisatieproces moet worden gedaan voor elk systeem. <ol><li> Plaats de magneetklep (nozzle diameter 0.3 mm) en de naald (inwendige diameter 0,15 mm) in afzonderlijke 1,5 ml reageerbuisjes gevuld met ultrapuur water en plaats ze in een verwarmde ultrasoon bad schoon te maken voor 30 minuten. Spoel de gereinigde kleppen met ethanol en droog ze met een stikstof pistool. </li><li> Installeer de klep en naald in de printer en een lege, schone cartridge. </li><li> Solliciteer 3 bar druk op het systeem en blaas eventueel resterende vloeistoffen uit de geïnstalleerde kraan en de naald met perslucht. Voor kleine naald diameters, wordt aanbevolen een filter (gemeenschappelijke spuitfilter, 0,45 urn poriegrootte) bij de uitgang van de perslucht geïnstalleerd om toegang van kleine deeltjes die de naald zouden kunnen verstoppen te vermijden. </li&gt; <li> Schakel de druk uit en installeer de cartridge geladen met de poloxameer. De cartridge moet worden genomen uit de koelkast ongeveer 30 minuten vóór het monteren van de cartridge, zodat de poloxameer kan kamertemperatuur en gel te bereiken. </li><li> Breng 3 bar druk van het systeem en afzien poloxameer totdat de naaldpunt bereikt en geëxtrudeerd in een continue streng. </li></ol> 3. Optimalisatie van de Printing Parameters Om nauwkeurige 3D structuren, het drukproces worden geoptimaliseerd voor het gekozen materiaal en concentratie. Afhankelijk van de viscositeit en het 3D printsysteem elk materiaal een specifiek volume en afgifteleiding lijndikte een vaste set parameters verkregen. <ol><li> Met een geschikte CAD-software (staat om ISO bestanden te maken uit de tekeningen), trek een lijn ongeveer dezelfde lengte als de structuur die u wilt afdrukken. </li><li> Plaats een microscoop glasplaatje 25 mm x 75 mm x 1mm of een ander substraat in de printer en zet door draaien aan het vacuüm. </li><li> In de printersoftware, stellen de magneetklep aan een hoge frequentie van 50 Hz en stel een hoge druk van 3 bar. </li><li> Print een laag van een enkele lijn met een podium snelheid van 300 mm / min. </li><li> Verminder de druk totdat de gewenste lijndikte is bereikt. U kunt het volume dat is geëxtrudeerd via de openingstijd van de klep ook besturen. </li><li> Verlaag de de klep totdat geen doorgaande lijn meer kan worden afgedrukt. Kies een frequentie boven deze waarde. </li></ol> Opmerking: Zodra de gewenste lijndikte en continue lijnen worden bereikt, bepalen de optimale podium snelheid en laagdikte dwz de lift van de naald na een bedrukte laag. <ol start="7"><li> Druk meerdere lagen over elkaar of de naald in de juiste positie boven de vorige laag na verscheidene afgedrukte lagen. Pas de laagdikte (naald lift) Zodat elke laag is gedrukt op de volgende (Figuur 3). </li><li> Verlaag de fase snelheid van de etappe van 300 mm / min stapsgewijze zodat geëxtrudeerde lagen beginnen en eindigen op dezelfde posities als de voorgaande (figuur 4). Te hoge fase snelheden leiden het podium te bewegen voordat het geëxtrudeerde materiaal de vorige laag heeft aangeraakt. </li><li> Voor het afdrukken van de pijler structuren volgen stappen 3.1.-3.8., Maar in plaats van het tekenen van een enkele lijn te trekken een enkel punt. De parameters te richten op het afdrukken van de pijlers van de druk (regelt laagdikte en pijler diameter poloxameer), de openingstijd van de klep (geëxtrudeerde volume) en de verblijftijd van de printkop de positie waar de pijler worden gedeponeerd . </li><li> Als de parameters worden geoptimaliseerd printen van een aantal lagen van een regel moet resulteren in een massieve wand, of bij de punten, een pilaar. Sla de parameters voor later gebruik. </li></ol> Gebruik de parameters die tijdens de optimalisatie procedure vanaf dit punt op. <ol><li> Print de innerlijke structuur (hier is het een pilaar array) op een microscoopglaasje en laat het een nacht drogen. Deze a) vermindert de grootte en dikte van de structuren en b) een betere hechting tussen de structuur en het substraat, dus loskomen tijdens het opvullen kan worden vermeden. </li><li> Met de CAD-software, trek je een structuur die bestaat uit een buiten muur rond de structuur u van plan te zijn geëlueerd weg en gevuld. Print de structuur met poloxameer. De drukken van de wand 6 minuten duren. </li></ol> Let op: de wand te drukken ten minste 3,5 mm van de inwendige structuur vanwege de afmetingen van de naald. Anders het drukken van de buitenwand zal de inwendige structuur vernietigen <ol start="3"><li> Bereid de oplossing die u wilt uw sacr backfillificial mal met (hier 1% agarose in gedemineraliseerd water). De agarose oplossing dient een temperatuur tussen 35 ° C en 45 ° C hebben Onder deze temperatuur wordt de agarose te snel stollen, boven deze temperatuur kan het de afgedrukte pilaren vernietigen omdat poloxameer structuur verzachten. </li><li> Vul langzaam de opofferende mal met het opvullen oplossing met behulp van een pipet. Dit moet langzaam gebeuren om vernietiging van de structuur in de wand te voorkomen. </li><li> Laat de oplossing opgevuld gel of het verknopen naargelang de gebruikte polymeer. Bij agarose nam de stolling staan ​​bij 4 ° C gedurende 10 minuten. </li><li> Plaats de opgevuld offer matrijs in een ijsbad gedurende 10 min naar het poloxameer structuur elueren. </li><li> Dep de opgevuld structuur met een papieren tissue en plaats deze op een nieuwe glazen microscoopglaasje. Druk structuur voorzichtig op het microscoopglaasje om lekkage van de derde hydrogel uit de holte te voorkomen in de ruimte tussende structuur en opgevuld microscoopglaasje. </li></ol> 5. Het vullen van de Voids <ol><li> Om de vides achtergelaten door de geëlueerde poloxameer vullen formulier, vul het beoogde polymeer oplossing in een spuit met een 30 G naald. In dit voorbeeld gebruikten we een 1% alginaat methacrylaat in 0,15 M NaCl oplossing met de toevoeging van 0,05% w / v lithium fenyl-2 ,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) en 2,5% v / v van Alexa-488 geconjugeerd fibrinogeen . De Alexa-488 geconjugeerd fibrinogeen werd toegevoegd visualisatiedoeleinden. </li><li> Photopolymerize het polymeer met een hoge intensiteit UV-lamp (100 Watt, 365 nm, afstand van substraat was 3,5 cm) gedurende 5 min en het imago van de bouw met behulp van een epi-fluorescentie of confocale microscoop. </li></ol>

<ol><li>Fedorovich, N. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+photocrosslinked+Lutrol+hydrogel+for+tissue+printing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Evaluation of photocrosslinked Lutrol hydrogel for tissue printing applications.</a> Biomacromolecules. 10, 1689-1696 (2009).</li>
<li>Lee, K. B., Park, S. J., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+nanoarrays+generated+by+Dip-Pen+Nanolithography%5BTitle%5D)+AND+%22Abstr+Pap+Am+Chem+S%22%5BJournal%5D)">Protein nanoarrays generated by Dip-Pen Nanolithography.</a> Abstr Pap Am Chem S. 223, C94(2002).</li>
<li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography+in+biology+and+biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+review+of+biomedical+engineering%22%5BJournal%5D)">Soft lithography in biology and biochemistry.</a> Annual review of biomedical engineering. 3, 335-373 (2001).</li>
<li>Mironov, V., Reis, N., Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+bioprinting%3A+a+beginning%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+engineering%22%5BJournal%5D)">Review: bioprinting: a beginning.</a> Tissue engineering. 12, 631-634 (2006).</li>
<li>Odde, D. J., Renn, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-guided+direct+writing+of+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+bioengineering%22%5BJournal%5D)">Laser-guided direct writing of living cells.</a> Biotechnology and bioengineering. 67, 312-318 (2000).</li>
<li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting%3A+inkjet+printing+proteins+and+hybrid+cell-containing+materials+and+structures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Bioprinting: inkjet printing proteins and hybrid cell-containing materials and structures.</a> J Mater Chem. 18, 5717-5721 (1039).</li>
<li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nature. 2, 265-271 (2003).</li>
<li>Engelhardt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+2D+protein+microstructures+and+3D+polymer-protein+hybrid+microstructures+by+two-photon+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Fabrication of 2D protein microstructures and 3D polymer-protein hybrid microstructures by two-photon polymerization.</a> Biofabrication. 3, 025003(2011).</li>
<li>Mironov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Printing+technology+to+produce+living+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+opinion+on+biological+therapy%22%5BJournal%5D)">Printing technology to produce living tissue.</a> Expert opinion on biological therapy. 3, 701-704 (2003).</li>
<li>Mironov, V., Kasyanov, V., Drake, C., Markwald, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ+printing%3A+promises+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Regenerative+medicine%22%5BJournal%5D)">Organ printing: promises and challenges.</a> Regenerative medicine. 3, 93-103 (2008).</li>
<li>Mironov, V., Kasyanov, V., Markwald, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ+printing%3A+from+bioprinter+to+organ+biofabrication+line%5BTitle%5D)+AND+%22Current+opinion+in+biotechnology%22%5BJournal%5D)">Organ printing: from bioprinter to organ biofabrication line.</a> Current opinion in biotechnology. 22, 667-673 (2011).</li>
<li>Fedorovich, N. E., De Wijn, J. R., Verbout, A. J., Alblas, J., Dhert, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+fiber+deposition+of+cell-laden%2C+viable%2C+patterned+constructs+for+bone+tissue+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+engineering.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional fiber deposition of cell-laden, viable, patterned constructs for bone tissue printing.</a> Tissue engineering. Part A. 14, 127-133 (2008).</li>
<li>Dhariwala, B., Hunt, E., Boland, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+tissue-engineering+constructs%2C+using+photopolymerizable+hydrogels+and+stereolithography%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+engineering%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of tissue-engineering constructs, using photopolymerizable hydrogels and stereolithography.</a> Tissue engineering. 10, 1316-1322 (2004).</li>
<li>Cook, C., Wang, T., Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inkjet+Printing+of+Enzymes+for+Glucose+Biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Res+Soc+Symp+P%22%5BJournal%5D)">Inkjet Printing of Enzymes for Glucose Biosensors.</a> Mater Res Soc Symp P. 1191, 103-109 (2009).</li>
<li>Cui, X., Gao, G., Qiu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+myotube+formation+using+bioprinting+technology+for+biosensor+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Lett%22%5BJournal%5D)">Accelerated myotube formation using bioprinting technology for biosensor applications.</a> Biotechnol Lett. , 1-7 (2012).</li>
<li>Fabrication of a Glucose Biosensor by Piezoelectric Inkjet Printing. Wang, T. M., Cook, C., Derby, B. 2009 3rd International Conference on Sensor Technologies and Applications (Sensorcomm 2009), , 82-85 (2009).</li>
<li>Shim, J. H., Lee, J. S., Kim, J. Y., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+of+a+mechanically+enhanced+three-dimensional+dual+cell-laden+construct+for+osteochondral+tissue+engineering+using+a+multi-head+tissue%2Forgan+building+system%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Bioprinting of a mechanically enhanced three-dimensional dual cell-laden construct for osteochondral tissue engineering using a multi-head tissue/organ building system.</a> J. Micromech. Microeng. 22, (2012).</li>
<li>Malmsten, M., Lindman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-Assembly+in+Aqueous+Block+Copolymer+Solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Self-Assembly in Aqueous Block Copolymer Solutions.</a> Macromolecules. 25, 5440-5445 (1021).</li>
<li>Cebotari, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+application+of+tissue+engineered+human+heart+valves+using+autologous+progenitor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Clinical application of tissue engineered human heart valves using autologous progenitor cells.</a> Circulation. 114, I132-I137 (2006).</li>
<li>Matsumura, G., Hibino, N., Ikada, Y., Kurosawa, H., Shin'oka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Successful+application+of+tissue+engineered+vascular+autografts%3A+clinical+experience%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Successful application of tissue engineered vascular autografts: clinical experience.</a> Biomaterials. 24, 2303-2308 (2003).</li>
<li>Kropp, B. P., Zwischenberger, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue-engineered+autologous+bladders%3A+new+possibilities+for+cystoplasty%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+clinical+practice.+Urology%22%5BJournal%5D)">Tissue-engineered autologous bladders: new possibilities for cystoplasty.</a> Nature clinical practice. Urology. 3, 588-589 (2006).</li>
<li>Oberpenning, F., Meng, J., Yoo, J. J., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((De+novo+reconstitution+of+a+functional+mammalian+urinary+bladder+by+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">De novo reconstitution of a functional mammalian urinary bladder by tissue engineering.</a> Nature. 17, 149-155 (1999).</li>
<li>Wood, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Clinics+in+plastic+surgery%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering of skin.</a> Clinics in plastic surgery. 39, 21-32 (2012).</li>
<li>Groeber, F., Holeiter, M., Hampel, M., Hinderer, S., Schenke-Layland, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+tissue+engineering--in+vivo+and+in+vitro+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Clinics+in+plastic+surgery%22%5BJournal%5D)">Skin tissue engineering--in vivo and in vitro applications.</a> Clinics in plastic surgery. 39, 33-58 (2012).</li>
<li>Bannasch, H., Momeni, A., Knam, F., Stark, G. B., Fohn, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+of+skin+substitutes%5BTitle%5D)+AND+%22Panminerva+medica%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering of skin substitutes.</a> Panminerva medica. 47, 53-60 (2005).</li>
<li>Jakab, K., Neagu, A., Mironov, V., Forgacs, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ+printing%3A+fiction+or+science%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Organ printing: fiction or science.</a> Biorheology. 41, 371-375 (2004).</li>
<li>Boland, T., Mironov, V., Gutowska, A., Roth, E. A., Markwald, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+and+organ+printing+2%3A+fusion+of+cell+aggregates+in+three-dimensional+gels%5BTitle%5D)+AND+%22The+anatomical+record.+Part+A%2C+Discoveries+in+molecular%2C+cellular%2C+and+evolutionary+biology%22%5BJournal%5D)">Cell and organ printing 2: fusion of cell aggregates in three-dimensional gels.</a> The anatomical record. Part A, Discoveries in molecular, cellular, and evolutionary biology. 272, 497-502 (2003).</li>
<li>Mironov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ+printing%3A+tissue+spheroids+as+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Organ printing: tissue spheroids as building blocks.</a> Biomaterials. 30, 2164-2174 (2009).</li>
<li>Raimondi, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-photon+laser+polymerization%3A+from+fundamentals+to+biomedical+application+in+tissue+engineering+and+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+applied+biomaterials%22%5BJournal%5D)">Two-photon laser polymerization: from fundamentals to biomedical application in tissue engineering and regenerative medicine.</a> Journal of applied biomaterials. 10, 56-66 (2012).</li>
<li>Miller, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+casting+of+patterned+vascular+networks+for+perfusable+engineered+three-dimensional+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Rapid casting of patterned vascular networks for perfusable engineered three-dimensional tissues.</a> Nature. 11, 768-774 (2012).</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, 6020-6041 (2012).</li>
<li>Murphy, S. V., Skardal, A., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+hydrogels+for+bio-printing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+biomedical+materials+research.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Evaluation of hydrogels for bio-printing applications.</a> Journal of biomedical materials research. Part A. 101, 272-284 (2013).</li>
<li>He, J., Li, D., Liu, Y., Gong, H., Lu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indirect+fabrication+of+microstructured+chitosan-gelatin+scaffolds+using+rapid+prototyping%5BTitle%5D)+AND+%22Virtual+and+Physical+Prototyping%22%5BJournal%5D)">Indirect fabrication of microstructured chitosan-gelatin scaffolds using rapid prototyping.</a> Virtual and Physical Prototyping. 3, 159-166 (2008).</li>
<li>Sachlos, E., Reis, N., Ainsley, C., Derby, B., Czernuszka, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+collagen+scaffolds+with+predefined+internal+morphology+made+by+solid+freeform+fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Novel collagen scaffolds with predefined internal morphology made by solid freeform fabrication.</a> Biomaterials. 24, 1487-1497 (2003).</li>
<li>Lee, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-demand+three-dimensional+freeform+fabrication+of+multi-layered+hydrogel+scaffold+with+fluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+bioengineering%22%5BJournal%5D)">On-demand three-dimensional freeform fabrication of multi-layered hydrogel scaffold with fluidic channels.</a> Biotechnology and bioengineering. 105, 1178-1186 (2010).</li>
<li>Turturro, M., Christenson, M., Larson, J., Papavasiliou, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+metalloproteinase+%28MMP%29+sensitive+PEG+diacrylate+%28PEGDA%29+hydrogels+with+spatial+variations+in+matrix+properties+direct+vascular+cell+invasion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Tissue%22%5BJournal%5D)">Matrix metalloproteinase (MMP) sensitive PEG diacrylate (PEGDA) hydrogels with spatial variations in matrix properties direct vascular cell invasion.</a> J. Tissue. 6, 302-302 (2012).</li>
<li>Butterworth, A., Garcia, M. D. L., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photopolymerized+poly%28ethylene%29+glycol+diacrylate+%28PEGDA%29+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Roy.+Soc.+Ch%22%5BJournal%5D)">Photopolymerized poly(ethylene) glycol diacrylate (PEGDA) microfluidic devices.</a> Roy. Soc. Ch. , 4-6 (2005).</li>
<li>Shachar, M., Tsur-Gang, O., Dvir, T., Leor, J., Cohen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+immobilized+RGD+peptide+in+alginate+scaffolds+on+cardiac+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+biomaterialia%22%5BJournal%5D)">The effect of immobilized RGD peptide in alginate scaffolds on cardiac tissue engineering.</a> Acta biomaterialia. 7, 152-162 (2011).</li>
<li>Jeon, O., Bouhadir, K. H., Mansour, J. M., Alsberg, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocrosslinked+alginate+hydrogels+with+tunable+biodegradation+rates+and+mechanical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Photocrosslinked alginate hydrogels with tunable biodegradation rates and mechanical properties.</a> Biomaterials. 30, 2724-2734 (2009).</li>
<li>Mauck, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+tissue+engineering+of+articular+cartilage+through+dynamic+loading+of+chondrocyte-seeded+agarose+gels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng-T+Asme%22%5BJournal%5D)">Functional tissue engineering of articular cartilage through dynamic loading of chondrocyte-seeded agarose gels.</a> J. Biomech. Eng-T Asme. 122, 252-260 (2000).</li>
<li>D'Arrigo, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyaluronic+acid+methacrylate+derivatives+and+calcium+alginate+interpenetrated+hydrogel+networks+for+biomedical+applications%3A+physico-chemical+characterization+and+protein+release%5BTitle%5D)+AND+%22Colloid+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Hyaluronic acid methacrylate derivatives and calcium alginate interpenetrated hydrogel networks for biomedical applications: physico-chemical characterization and protein release.</a> Colloid Polym. Sci. 290, 1575-1582 (2012).</li>
<li>Pescosolido, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyaluronic+Acid+and+Dextran-Based+Semi-IPN+Hydrogels+as+Biomaterials+for+Bioprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Hyaluronic Acid and Dextran-Based Semi-IPN Hydrogels as Biomaterials for Bioprinting.</a> Biomacromolecules. 12, 1831-1838 (2011).</li>
<li>Guo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+of+collagen%2Fchondroitin+sulfate%2Fhyaluronan+interpenetrating+polymer+network+for+cartilage+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci-Mater.+M%22%5BJournal%5D)">Hydrogels of collagen/chondroitin sulfate/hyaluronan interpenetrating polymer network for cartilage tissue engineering.</a> J. Mater. Sci-Mater. M. 23, 2267-2279 (2012).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te verklaren.

Hier presenteren we voor het eerst het gebruik van een warmteresponsieve polymeer voor een offer schimmel die snel kan worden geëlueerd in koud water door de gel-sol overgang van poloxameer van ~ 20 ° C. De snelheid van het gehele proces maakt poloxameer interessant dat spoedig biopolymeer structuren die niet worden bedrukt met voldoende resolutie. De hier beschreven techniek kan worden gebruikt voor patroonvorming een hydrogel in elkaar hydrogel of voor het maken van microfluïdische kanalen zoals eerder beschreven voor...

Tissue engineering benaderingen hebben veel vooruitgang geboekt in de afgelopen jaren met betrekking tot de regeneratie van menselijke weefsels en organen 19,20. Tot nu toe, de focus van tissue engineering is vaak beperkt tot weefsels die een eenvoudige structuur of kleine afmetingen, zoals de blaas of de huid 21,22 23-25 ​​hebben. Het menselijk lichaam bevat echter vele complexe driedimensionale weefsels waar cellen en extracellulaire matrix zijn gerangschikt in een ruimtelijk gedefinieerde manier. Om deze weefsels te vervaardigen, is een techniek vereist die cellen en extracellulaire matrix steiger kan uitgaan van een driedimensionaal construct op gespecificeerde plaatsen. Bioprinting heeft het potentieel om een dergelijke techniek waarbij het ​​beeld van de vervaardiging van complexe driedimensionale weefsels worden gerealiseerd 10,11,26-28 zijn. Bioprinting wordt gedefinieerd als &quot;het gebruik van materiaal overdrachtsprocessen voor patroonvorming en monteren biologisch relfende materialen - moleculen, cellen, weefsels, en bioafbreekbare materialen -. een voorgeschreven organisatie een of meer biologische functies &quot;4 bereiken Het omvat verschillende technieken die werken bij verschillende resoluties en lengteschalen, van de sub-micron resolutie van twee -foton polymerisatie 29 op een resolutie van 150 micrometer tot 420 micrometer voor extrusie afdrukken 1,12,30. Geen enkel materiaal of materiaal combinatie zal voldoen aan de eisen van elke methode 31. Voor extrusie afdrukken, de belangrijkste parameters zijn viscositeit en geleringstijd 32, waar een hoge viscositeit en snelle gelering gewenst. 3D printen is een techniek die de gemakkelijke creatie van opofferende mallen voor het maken van complexe geometrieën 30,33,34 mogelijk maakt. Dit proces is gebaseerd op de constructie van een vorm met een snelle prototyping zoals een extrusie bioprinter. De gecreëerd offer mal wordt gebruiktom complexe structuren te vormen uit materialen die moeilijk mogelijk wegens hun lage viscositeit en langzaam geltijd zijn. De hier gepresenteerde methode omvat de vorming van een offer mal bestaat uit een materiaal dat snel oplost bij lage temperatuur nauwkeurig kan worden geëxtrudeerd. Het blokcopolymeer poly (ethyleenglycol) 99-poly (propyleenglycol) 67-poly (ethyleenglycol) 99 (ook bekend als Pluronic F127 of poloxameer 407) voldoet aan deze eisen. Er is reeds gebruikt in een gemodificeerde versie extrusie drukken 1 maar voor zover wij weten, nooit gebruikt voor het afdrukken in de ongewijzigde versie vanwege zijn instabiliteit in vloeibare omgeving. Poloxamer 407 toont ook een inverse thermisch responsief gedrag 18 dwz verandert van een gel naar een sol bij afkoeling. Het belangrijkste is, kan het in complexe willekeurig gebogen structuren worden geprint met een zeer hoge betrouwbaarheid. Dit maakt de creatie van een gestructureerde hydrogel uit eenmateriaal met lage viscositeit, in casu langzaam gelerend agarose bepaling, waarbij de oplossing in de gedrukte offer mal. De combinatie van het drukken van de opofferende mal met hoge betrouwbaarheid en snelle elutie van de gegoten structuur hydrogel laat een snelle en flexibele manier om schimmels te creëren met verschillende geometrieën zonder gebruik van een masker of een stempel zoals vaak vereist lithografische methoden. De gegoten gestructureerde hydrogel kan verder worden gevuld met een ander materiaal dat niet geschikt is voor extrusie druk vanwege de lage viscositeit. Dit is in ons geval een lage viscositeit alginaat methacrylaat oplossing. Hier presenteren we de werkwijze thermoresponsieve reverse offer matrijzen voor hydrogel patroonvorming het voorbeeld van een zuil array.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REAGENTS</td></tr><tr><td>Poloxamer (Pluronic F127)</td><td>Sigma</td><td>P2443</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Invitrogen</td><td><a href="http://products.invitrogen.com/ivgn/en/US/adirect/invitrogen?cmd=catProductDetail&amp;productID=10010015" target="_blank">10010-015</a></td><td></td></tr><tr><td>CAD software</td><td>regenHU</td><td>BioCAD</td><td></td></tr><tr><td>Alginate methacrylate</td><td>Innovent e.V Technologieentwicklung Jena</td><td></td><td>Gesynthetiseerd door Innovent voor het FP7 Project Nr NMP4-SL-2009-229292</td></tr><tr><td>Fibrinogen From Human Plasma, Alexa Fluor 488 Conjugate</td><td>Invitrogen</td><td>F13191</td><td></td></tr><tr><td>Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP)</td><td>Innovent e.V Technologieentwicklung Jena</td><td></td><td>Gesynthetiseerd door Innovent voor het FP7 Project Nr NMP4-SL-2009-229292</td></tr><tr><td>Agarose</td><td>Lonza</td><td>50004</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT</td></tr><tr><td>Bioprinter</td><td>regenHU</td><td>Biofactory</td><td></td></tr><tr><td>Valve</td><td>regenHU</td><td>300 &#956;m Nozzel Diameter</td><td></td></tr><tr><td>Needle</td><td>regenHU</td><td>150 &#956;m Inner Diameter</td><td></td></tr><tr><td>Zeiss Axioobserver with ApoTome</td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV Light Source</td><td>UVP</td><td>Blak-Ray B-100AP High Intensity UV Lamp</td><td>100 W</td></tr></tbody></table>

afdrukken warmteresponsieve reverse mallen voor de schepping van patterned hydrogelen twee-component voor 3d cell culture

Printing Thermoresponsive Reverse Molds for the Creation of Patterned Two-component Hydrogels for 3D Cell Culture

Bioprinting is een opkomende technologie die zijn oorsprong in de rapid prototyping-industrie heeft. De verschillende drukprocessen kunnen worden onderverdeeld in contact bioprinting 1-4 (extrusie, dip pen en zachte lithografie), contactloze bioprinting 5-7 (het laser overdracht, ink-jet depositie) en laser gebaseerde technieken zoals twee foton fotopolymerisatie 8. Het kan worden gebruikt voor vele toepassingen zoals tissue engineering 9-13, 14-16 biosensor microfabricage en als instrument voor fundamentele biologische vragen als invloeden van co-kweken van verschillende celtypes 17 beantwoorden. In tegenstelling tot gewone fotolithografische of soft-lithografische methoden, extrusie bioprinting heeft het voordeel dat geen afzonderlijke masker of stempel vereist. Behulp van CAD-software, kan het ontwerp van de constructie snel worden gewijzigd en aangepast aan de wensen van de operator. Dit maakt bioprinting flexibeler dan lithografie-basedbenaderingen. Hier laten we het afdrukken van een offer mal om een ​​multi-materiaal 3D structuur met behulp van een reeks zuilen in een hydrogel als voorbeeld maken. Deze pijlers kunnen holle structuren vormen voor een vasculair netwerk of de buizen binnen een zenuwgeleider leiding. Voor de wijze offeren vormmateriaal was poloxameer 407, een warmteresponsieve polymeer met uitstekende drukeigenschappen dat vloeibaar is bij 4 ° C en een vast boven de geleringstemperatuur ~ 20 ° C 24,5% w / v oplossing 18. Deze eigenschap maakt het poloxameer-based offer mal te worden geëlueerd op aanvraag en heeft voordelen ten opzichte van de langzame ontbinding van een vast materiaal speciaal voor smalle geometrieën. Poloxamer werd op microscoop glasplaatjes gedrukt om het offer mal te maken. Agarose werd gepipetteerd in de mal en afgekoeld tot gelering. Na elutie van de poloxameer in ijskoud water, werden de holten in de agarose mal gevuld met alginaat methacrylaat spiked met FITC gelabeld fibrinogeen. De gevulde holten werden daarna verknoopt met UV en het construct werd afgebeeld met een epi-fluorescentie microscoop.

De representatieve resultaten tonen aan dat de omgekeerde vorm techniek (getoond in figuur 2) een gestructureerd gel die kan worden gevuld met een tweede materiaal te maken. Aan het begin van elk drukproces de parameters afdrukken worden eerst geoptimaliseerd. Stapsgewijze aanpassing van de parameters zal resulteren in gedrukte meerlaagse constructies weergegeven in figuur 3 en figuur 4 als enkele lijnen afgedrukt. Als de laagdikte (de naald lift na een bedrukte laag) t...

Een bioprinter werd gebruikt om gevormde hydrogelen gebaseerd op een offer mal maken. De poloxamer mal werd opgevuld met een tweede hydrogel en vervolgens geëlueerd, waardoor holtes die gevuld waren met een derde hydrogel. Deze methode maakt gebruik van snelle elutie en goede bedrukbaarheid van poloxameer om complexe architecturen uit biopolymeren genereren.

Afdrukken warmteresponsieve Reverse Mallen voor de schepping van Patterned Hydrogelen Twee-component voor 3D Cell Culture

Bioprinting is an emerging technology that has its origins in the rapid prototyping industry. The different printing processes can be divided into contact ...

Het algemene doel van deze procedure is het printen van een negatieve mal om gepatroneerde hydrogels met twee componenten te creëren voor 3D-celkweek. Dit wordt bereikt door eerst een negatieve mal te printen van een thermoreversabele polymeer, die vloeibaar is bij vier graden Celsius, maar een zachte gel vormt bij kamertemperatuur. Deze negatieve mal kan later worden verwijderd.De tweede stap is het vullen van de negatieve mal met een biopolymeer naar keuze. Hier hebben we aros gebruikt. Het biopolymeer kan worden gecrosslinkt via enzymatische, UV- of temperatuurcrosslinking.Vervolgens wordt de omgekeerde mal verwijderd door de mal onder te dompelen in koud water. Na deze stap is de resulterende AROS-mal klaar voor verdere verwerking. De laatste stap is het vullen van de holtes met een tweede biopolymeer, dat cellen kan bevatten en gecrosslinkt kan worden door middel van enzymen, UV-licht of temperatuur.Uiteindelijk hebben we een reproduceerbare methode ontwikkeld om ruimtelijk georganiseerde D-celkweeksteigers te creëren. We kregen het idee voor deze methode toen een collega suggereerde dat we gebruik konden maken van de thermoreactieve eigenschappen van Oxr door het als offervor

printing-thermoresponsive-reverse-molds-for-creation-patterned-two

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie en Infectie

In dit protocol, tonen we de fabricage van een Microactuator reeks van verticaal verschoven berichten op de technologie gebaseerd is, en hoe deze basistechnologie kunnen worden gewijzigd om high-throughput mechanisch dynamische celkweek te voeren in zowel twee-dimensionale en drie-dimensionale cultuur paradigma's.

Microfabricated Platforms voor Mechanisch Dynamic Cel Cultuur

Eenvoudige technieken worden beschreven voor de snelle productie van microfabricated neurale cultuur systemen met behulp van een digitale microspiegeltjes voor dynamische masker projectie lithografie op regelmatige celcultuur substraten. Deze cultuur systemen kunnen meer representatief zijn voor natuurlijke biologische architectuur, en de beschreven technieken kan worden aangepast voor tal van toepassingen.

Fabricage van micropatterned Hydrogelen voor Neurale Cultuur Systems met behulp van Dynamic Mask Projectie Fotolithografie

We beschrijven de fabricage van microgepatternde hydrogelvellen met behulp van een eenvoudig proces, dat kan worden geassembleerd en gemanipuleerd in een zelfstandige vorm. Met behulp van deze modulaire hydrogelvellen kan een eenvoudig macro-geschaald 3D-celkweeksysteem worden gegenereerd met een gecontroleerde cellulaire micro-omgeving.

Bouw van modulaire Hydrogel Sheets voor micropatterned Macro-schaal 3D Cellular Architecture

Förster resonance energy transfer (FRET) beeldvorming is een krachtig hulpmiddel voor real-time celbiologie studies. Hier een werkwijze voor FRET beeldvorming cellen in fysiologische driedimensionale (3D) hydrogel microenvironments middels conventionele epifluorescentie microscopie wordt gepresenteerd. Een analyse voor ratiometrische FRET probes die lineaire verhoudingen over de activering bereik oplevert wordt beschreven.

FRET Imaging in Driedimensionale Hydrogels

We beschrijven een sequentieel proces voor lichtgemedieerde vorming en daaropvolgende biochemische patroonvorming van synthetische hydrogelmatrices voor toepassingen in driedimensionale celcultuur. De constructie en modificatie van hydrogels met cytocompatibele fotoclick-chemie wordt gedemonstreerd. Bovendien worden eenvoudige technieken gepresenteerd om patronen te kwantificeren en observeren en de celviabiliteit binnen deze hydrogels te bepalen.

Light-gemedieerde Vorming en patroonvorming van hydrogels voor Cultuur van de Cel Applications

Dit protocol beschrijft een platform voor het fabriceren van zelf geassembleerde weefsel ringen in verschillende afmetingen met behulp van een aangepaste 3D-gedrukte kunststof schimmel. PDMS negatieven worden genezen in de 3D-gedrukte mal; vervolgens is agarose gegoten in de uitgeharde PDMS negatieven. Cellen worden overgeënt in de resulterende agarose putten waar ze in weefsel ringen aggregaat.

Fabricage van aangepaste Agarose putten voor het zaaien van de cellen en weefsel Ring zelf-assemblage met behulp van 3D-gedrukte mallen

Presenteren we een procedure voor de controle op de eerste cel cluster-vorm in een 3D extracellulaire matrix te verkrijgen van een herhaalbare patroonformatie. Een kubieke apparaat met twee verschillende hydrogels wordt gebruikt om verschillende richtingen imaging voor weefsel patroonformatie.

Beheer van de clusters van de eerste 3D-cel in een hybride Gel kubus apparaat voor herhaalbare patroon formaties

We beschrijven een methode om apparaten te construeren voor 3D-cultuur en experimenten met cellen en multicellulaire organoids. Dit apparaat maakt analyse van cellulaire reacties op oplosbare signalen in 3D-micromilieus met gedefinieerde chemoattractant gradiënten. Organoids zijn beter dan enkele cellen bij de opsporing van zwakke luidruchtige ingangen.

3D-analyse van multi-cellulaire reacties op chemoattractant gradiënten

Hier gepresenteerd is een methode voor de 3D bioprinten van gelatine methacryloyl.

Protocollen van 3D Bioprinting van gelatine Methacryloyl hydrogel gebaseerde Bioinks

Afschuifverwerking tijdens hydrogelvorming resulteert in de productie van microgel-suspensies die dun scheren maar snel herstructureren na het verwijderen van schuifkrachten. Dergelijke materialen zijn gebruikt als een ondersteunende matrix voor het bioprinten van complexe, met cellen beladen structuren. Hier worden methoden beschreven die worden gebruikt om het ondersteunende bed en compatibele bioinks te vervaardigen.

Agarose vloeibare gels gevormd door afschuifverwerking tijdens gelation voor gesuspendeerde 3D-bioprinting

Dit artikel beschrijft hoe je fototunable hydrogels in 3D bioprint om extracellulaire matrixverstijving en fibroblastactivering te bestuderen.

3D-bioprinting Phototunable Hydrogels om de activering van fibroblasten te bestuderen

Leer een methode voor bioprinten van warmteresponsieve reverse mallen om gepatroneerde tweedelige hydrogelen te maken voor 3D-celkweek. Deze techniek maakt complexe hydrogelarchitecturen mogelijk.

Afdrukken warmteresponsieve Reverse Mallen voor de schepping van Patterned Hydrogelen Twee-component voor 3D Cell Culture

Meer video's verkennen