Name: 3D-bioprinting Phototunable Hydrogels om de activering van fibroblasten te bestuderen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-30T12:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: Ontdek 3D-bioprinting van fototunable hydrogels om fibroblastactivering te onderzoeken in longweefselmodellen. Deze methode biedt inzicht in mechanische eigenschappen van ziek en gezond weefsel.

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

De auteurs willen graag Dr. Adam Feinberg (Carnegie Mellon University) en degenen die de 3D Bioprinting Open-Source Workshop organiseerden, erkennen. Deze personen maakten het mogelijk om de technieken van FRESH bioprinting te leren en de 3D-bioprinter te bouwen die voor deze studies werd gebruikt. Daarnaast willen de auteurs Biorender.com erkennen, die in dit manuscript is gebruikt om cijfers te produceren. Dit werk werd ondersteund door meerdere groepen of financieringsbronnen, waaronder de Rose Community Foundation (DDH en CMM), een Colorado Pulmonary Vascular Disease Research Award (DDH en CMM), de National Science Foundation onder Award 1941401 (CMM), het Department of the Army onder Award W81XWH-20-1-0037 (CMM), het National Cancer Institute van de NIH onder Award R21 CA252172 (CMM), het Ludeman Family Center for Women's Health Research aan de Anschutz Medical Campus van de Universiteit van Colorado (DDH en CMM), het National Heart, Lung and Blood Institute van de National Institutes of Health onder Awards R01 HL080396 (CMM), R01 HL153096 (CMM), F31 HL151122 (DDH) en T32 HL072738 (DDH en AT).

Fototunable bioprinted hydrogels om cellulaire reacties op ECM-verstijving te onderzoeken

<ol><li>Ahrens, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+cellular+alignment+in+engineered+cardiac+tissue+via+bioprinting+anisotropic+organ+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Programming cellular alignment in engineered cardiac tissue via bioprinting anisotropic organ building blocks.</a> Advanced Materials. 34 (26), e2200217(2022).</li>
<li>Lin, N. Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renal+reabsorption+in+3D+vascularized+proximal+tubule+models%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Renal reabsorption in 3D vascularized proximal tubule models.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (12), 5399-5404 (2019).</li>
<li>Grigoryan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multivascular+networks+and+functional+intravascular+topologies+within+biocompatible+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels.</a> Science. 364 (6439), 458-464 (2019).</li>
<li>Kang, Y., Datta, P., Shanmughapriya, S., Ozbolat, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+tumor+models+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of tumor models for cancer research.</a> ACS Applied Biomaterials. 3 (9), 5552-5573 (2020).</li>
<li>Davis-Hall, D., Thomas, E., Pena, B., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted%2C+phototunable+hydrogel+models+for+studying+adventitial+fibroblast+activation+in+pulmonary+arterial+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted, phototunable hydrogel models for studying adventitial fibroblast activation in pulmonary arterial hypertension.</a> Biofabrication. 15 (1), (2022).</li>
<li>Mirdamadi, E., Tashman, J. W., Shiwarski, D. J., Palchesko, R. N., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FRESH+3D+bioprinting+of+a+full-size+model+of+the+human+heart%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">FRESH 3D bioprinting of a full-size model of the human heart.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 6 (11), 6453-6459 (2020).</li>
<li>Shiwarski, D. J., Hudson, A. R., Tashman, J. W., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+FRESH+3D+printing+as+a+platform+for+advanced+tissue+biofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Emergence of FRESH 3D printing as a platform for advanced tissue biofabrication.</a> APL Bioengineering. 5 (1), 010904(2021).</li>
<li>Petrou, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clickable+decellularized+extracellular+matrix+as+a+new+tool+for+building+hybrid+hydrogels+to+model+chronic+fibrotic+diseases+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Clickable decellularized extracellular matrix as a new tool for building hybrid hydrogels to model chronic fibrotic diseases in vitro.</a> Journal of Materials Chemistry B. 8 (31), 6814-6826 (2020).</li>
<li>Hewawasam, R. S., Blomberg, R., Serbedzija, P., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+modification+of+human+decellularized+extracellular+matrix+for+incorporation+into+phototunable+hybrid+hydrogel+models+of+tissue+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Chemical modification of human decellularized extracellular matrix for incorporation into phototunable hybrid hydrogel models of tissue fibrosis.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 15 (12), 15071-15083 (2023).</li>
<li>Saleh, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+hybrid+hydrogels+comprised+healthy+or+diseased+decellularized+extracellular+matrix+to+study+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+and+Molecular+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Engineering hybrid hydrogels comprised healthy or diseased decellularized extracellular matrix to study pulmonary fibrosis.</a> Cellular and Molecular Bioengineering. 15 (5), 505-519 (2022).</li>
<li>Guvendiren, M., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+to+probe+short-+and+long-term+cellular+responses+to+dynamic+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels to probe short- and long-term cellular responses to dynamic mechanics.</a> Nature Communications. 3, 792(2012).</li>
<li>Rosales, A. M., Vega, S. L., DelRio, F. W., Burdick, J. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+with+reversible+mechanics+to+probe+dynamic+cell+microenvironments%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition+English%22%5BJournal%5D)">Hydrogels with reversible mechanics to probe dynamic cell microenvironments.</a> Angewandte Chemie International Edition English. 56 (40), 12132-12136 (2017).</li>
<li>Wynn, T. A., Ramalingam, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+fibrosis%3A+therapeutic+translation+for+fibrotic+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of fibrosis: therapeutic translation for fibrotic disease.</a> Nature Medicine. 18 (7), 1028-1040 (2012).</li>
<li>Huertas, A., Tu, L., Humbert, M., Guignabert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+inflammation+within+the+vascular+wall+in+pulmonary+arterial+hypertension%3A+more+than+a+spectator%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Chronic inflammation within the vascular wall in pulmonary arterial hypertension: more than a spectator.</a> Cardiovascular Research. 116 (5), 885-893 (2020).</li>
<li>Kendall, R. T., Feghali-Bostwick, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibroblasts+in+fibrosis%3A+novel+roles+and+mediators%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Fibroblasts in fibrosis: novel roles and mediators.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 123(2014).</li>
<li>Parker, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibrotic+extracellular+matrix+activates+a+profibrotic+positive+feedback+loop%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Fibrotic extracellular matrix activates a profibrotic positive feedback loop.</a> The Journal of Clinical Investigation. 124 (4), 1622-1635 (2014).</li>
<li>Habiel, D. M., Hogaboam, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneity+in+fibroblast+proliferation+and+survival+in+idiopathic+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Heterogeneity in fibroblast proliferation and survival in idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 2(2014).</li>
<li>Hu, C. J., Zhang, H., Laux, A., Pullamsetti, S. S., Stenmark, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+contributing+to+persistently+activated+cell+phenotypes+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanisms contributing to persistently activated cell phenotypes in pulmonary hypertension.</a> The Journal of Physiology. 597 (4), 1103-1119 (2019).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+fibroblasts+with+a+proinflammatory+epigenetically+altered+phenotype+in+severe+hypoxic+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Immunology%22%5BJournal%5D)">Emergence of fibroblasts with a proinflammatory epigenetically altered phenotype in severe hypoxic pulmonary hypertension.</a> The Journal of Immunology. 187 (5), 2711-2722 (2011).</li>
<li>Hinton, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+complex+biological+structures+by+freeform-reversible+embedding+of+suspended+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform-reversible embedding of suspended hydrogels.</a> Science Advances. 1 (9), e1500758(2015).</li>
<li>Brown, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+photocrosslinking+of+click+hydrogels+to+probe+myoblast+mechanotransduction+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Secondary photocrosslinking of click hydrogels to probe myoblast mechanotransduction in three dimensions.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (37), 11585-11588 (2018).</li>
<li>Ondeck, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamically+stiffened+matrix+promotes+malignant+transformation+of+mammary+epithelial+cells+via+collective+mechanical+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Dynamically stiffened matrix promotes malignant transformation of mammary epithelial cells via collective mechanical signaling.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (9), 3502-3507 (2019).</li>
<li>Caliari, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+for+investigating+the+dynamics+of+hepatic+stellate+cell+mechanotransduction+during+myofibroblast+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels for investigating the dynamics of hepatic stellate cell mechanotransduction during myofibroblast activation.</a> Scientific Reports. 6, 21387(2016).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback+amplification+of+fibrosis+through+matrix+stiffening+and+COX-2+suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Feedback amplification of fibrosis through matrix stiffening and COX-2 suppression.</a> Journal of Cell Biology. 190 (4), 693-706 (2010).</li>
<li>Tschumperlin, D. J., Ligresti, G., Hilscher, M. B., Shah, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanosensing+and+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Mechanosensing and fibrosis.</a> The Journal of Clinical Investigation. 128 (1), 74-84 (2018).</li>
<li>Chelladurai, P., Seeger, W., Pullamsetti, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+metalloproteinases+and+their+inhibitors+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Matrix metalloproteinases and their inhibitors in pulmonary hypertension.</a> European Respiratory Journal. 40 (3), 766-782 (2012).</li>
<li>Caracena, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alveolar+epithelial+cells+and+microenvironmental+stiffness+synergistically+drive+fibroblast+activation+in+three-dimensional+hydrogel+lung+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials+Science%22%5BJournal%5D)">Alveolar epithelial cells and microenvironmental stiffness synergistically drive fibroblast activation in three-dimensional hydrogel lung models.</a> Biomaterials Science. 10 (24), 7133-7148 (2022).</li>
<li>Ruskowitz, E. R., DeForest, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteome-wide+analysis+of+cellular+response+to+ultraviolet+light+for+biomaterial+synthesis+and+modification%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Proteome-wide analysis of cellular response to ultraviolet light for biomaterial synthesis and modification.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 5 (5), 2111-2116 (2019).</li>
<li>Kruse, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+pH+on+cell+viability%2C+cell+migration%2C+cell+proliferation%2C+wound+closure%2C+and+wound+reepithelialization%3A+In+vitro+and+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair+and+Regeneration%22%5BJournal%5D)">The effect of pH on cell viability, cell migration, cell proliferation, wound closure, and wound reepithelialization: In vitro and in vivo study.</a> Wound Repair and Regeneration. 25 (2), 260-269 (2017).</li>
<li>Filippi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfusable+biohybrid+designs+for+bioprinted+skeletal+muscle+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Perfusable biohybrid designs for bioprinted skeletal muscle tissue.</a> Advanced Healthcare Materials. , e1500758(2023).</li>
<li>Matthiesen, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astrocyte+3D+culture+and+bioprinting+using+peptide-functionalized+hyaluronan+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+and+Technology+of+Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Astrocyte 3D culture and bioprinting using peptide-functionalized hyaluronan hydrogels.</a> Science and Technology of Advanced Materials. 24 (1), 2165871(2023).</li>
<li>Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+a+skin+patch+with+dual-crosslinked+gelatin+%28GelMA%29+and+silk+fibroin+%28SilMA%29%3A+An+approach+to+accelerating+cutaneous+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">Bioprinting a skin patch with dual-crosslinked gelatin (GelMA) and silk fibroin (SilMA): An approach to accelerating cutaneous wound healing.</a> Materials Today Bio. 18, 100550(2023).</li>
<li>Bliley, J. M., Shiwarski, D. J., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted+human+tissue+and+the+path+toward+clinical+translation%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation.</a> Science Translational Medicine. 14 (666), eabo7047(2022).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten om bekend te maken. Delen van dit manuscript zijn gereproduceerd met toestemming van © IOP Publishing https://doi.org/10.1088/1758-5090/aca8cf. 5 Alle rechten voorbehouden.

Tweetraps polymerisatiereacties als reactie op gecontroleerde blootstelling aan licht kunnen biomaterialen verstijven met ruimtelijke en temporele controle. Verschillende studies hebben deze techniek gebruikt om cel-matrixinteracties in verschillende platforms te evalueren 5,8,9,10,11,21,22,23.</s...

3D-bioprinten is een transformatieve technologie die onderzoekers in staat stelt om cellen en biomaterialen nauwkeurig in 3D-volumes te deponeren en de complexe hiërarchische structuur van biologische weefsels na te bootsen. In het afgelopen decennium heeft de vooruitgang op het gebied van 3D-bioprinten geleid tot kloppend menselijk hartweefsel1, functionele modellen van nierweefsel2, modellen van gasuitwisseling in de long3 en tumormodellen voor kankeronderzoek4. De uitvinding van ingebedde 3D-bioprinttechnieken, zoals Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel (FRESH) bioprinting, heeft het mogelijk gemaakt om complexe structuren van zacht weefsel, zoals longbloedvaten5 en zelfs het menselijk hart6 , in 3D te reproduceren. FRESH 3D-bioprinten vergemakkelijkt het laag-voor-laag printen van zachte bio-inkten met een lage viscositeit door extrusie in een afschuifverdunnend ondersteunend bad. Het steunbad bestaat uit een materiaal zoals dicht opeengepakte gelatine-microdeeltjes die fungeren als een Bingham-plastic en na het printen de beoogde vorm en structuur van de bio-inkt behouden. Zodra de geprinte constructie is gestold, kan het steunbad worden opgelost door de temperatuur te verhogen tot 37 °C7.
Een recent overzichtsartikel gaf een overzicht van de materialen die in verschillende publicaties zijn 3D-bioprint met behulp van de FRESH-techniek. Deze natuurlijk afgeleide materialen variëren van collageen type I tot methacrylerend hyaluronzuur en vertegenwoordigen verschillende geleringsmechanismen7. De meeste onderzoeken die met deze 3D-bioprinttechniek worden uitgevoerd, maken gebruik van statische biomaterialen die niet veranderen als reactie op externe stimuli. Dynamische fototeerbare hydrogel-biomaterialen zijn door ons laboratoriumen anderen 8,9,10,11,12 gebruikt om een verscheidenheid aan fibrotische ziekten te modelleren. In tegenstelling tot statische biomaterialen, maken fototunable bioinks het mogelijk om een verzacht model met een lagere elasticiteitsmoduluswaarde te creëren en later te verstevigen om cellulaire reacties op toename van micro-omgevingsverstijving te onderzoeken.
Fibrotische ziekten worden gekenmerkt door een toename van de productie van extracellulaire matrix die littekens en verstijving kan veroorzaken13. Weefselverstijving kan leiden tot verder letsel en vernietiging van het aangetaste weefsel, met permanente orgaanschade en zelfs de dood tot gevolg; Fibrotische aandoeningen zijn verantwoordelijk voor een derde van de sterfte wereldwijd. Fibroblasten produceren overtollige en afwijkende extracellulaire matrix in deze ziektetoestand14,15. Verhoogde proliferatie van fibroblasten en afzetting van extracellulaire matrix verstijven het weefsel verder en activeren een profibrotische positieve feedbacklus16,17,18,19. Het bestuderen van fibroblastactivering is van vitaal belang voor het begrijpen van fibrotische ziekten. Hier presenteren we menselijke pulmonale arteriële hypertensie (PAH) als een voorbeeld van een fibrotische aandoening waarbij het belangrijk is om de 3D-geometrie van het bloedvat na te bootsen met behulp van 3D-bioprinten en de dynamische verstijvingsmogelijkheden van fototeerbare hydrogels te introduceren. PAH is een aandoening waarbij de druk in de hoofdlongslagaders het normale niveau overschrijdt en het hart belast, waardoor de activering van de adventitiële fibroblast van de menselijke longslagader (HPAAF) toeneemt en de bloedvatweefsels verstijft16,17,18,19. Een fototunable poly(ethyleenglycol)-alfamethacrylaat (PEGαMA) bio-inktformulering zorgt voor temporele verstijving van constructen en helpt bij het modelleren van zowel gezond weefsel als ziekteprogressie 5,8,9,10. Door gebruik te maken van deze unieke eigenschap kan de activering en proliferatie van HPAAF worden gekwantificeerd als reactie op verstijving van micro-omgevingen in 3D en kan waardevol inzicht worden verkregen in de cellulaire mechanismen die betrokken zijn bij deze ziekte. Het hier beschreven protocol stelt onderzoekers in staat om 3D-modellen te maken die veranderingen in de extracellulaire micro-omgeving tijdens ziekteprogressie of weefselherstel samenvatten en de activering van fibroblasten bestuderen.

<table><tbody><tr><td>AccuMax Radiometer/Photometer Kit</td><td>Spectronics Corporation</td><td>XPR-3000</td><td>Om lichtintensiteit te meten, gebruikt voor fotoverstijving</td></tr><tr><td>Azijnzuur&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP2401-500</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Scientific</td><td>A184</td><td>Gebruikt met de cryosecties</td></tr><tr><td>ActinGreen 488 ReadyProbes</td><td>Fisher Scientific</td><td>R37110</td><td>Gebruikt voor kleuring</td></tr><tr><td>Aluminiumfolie</td><td>Reynolds</td><td>F28028</td><td></td></tr><tr><td>Watervrij tetrahydrofuraan (THF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757-1L</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>Argon geperst gas</td><td>Airgas</td><td>AR R300</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>8 Arm Poly(ethyleenglycol)-hydroxyl (PEG-OH)</td><td>JenKem Technology</td><td>8ARM-PEG-10K</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>365 nm bandpassfilter</td><td>Edmund Optics</td><td>65-191</td><td>Gebruikt voor fotoverstijving</td></tr><tr><td>Rund Serum Albumine (BSA)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP9700-100</td><td>Gebruikt tijdens kleuringsproces</td></tr><tr><td>Buchner trechter</td><td>Quark Glass</td><td>QFN-8-14</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>Calcein AM</td><td>Invitrogen</td><td>65-0853-39</td><td>Gebruikt tijdens kleuringsproces</td></tr><tr><td>Celite 545 (filtratiehulpmiddel)</td><td>EMD Millipore</td><td>CX0574-1</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>Gelaaide microscoopglazen</td><td>Globe Scientific</td><td>1358W</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform-d</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151823-10X0.75ML</td><td>Gebruikt om PEGaMA te karakteriseren</td></tr><tr><td>Click-iT Plus EdU Cell Proliferation Kit</td><td>Invitrogen</td><td>C10637</td><td>Gebruikt voor kleuring</td></tr><tr><td>50 mL conische buisjes</td><td>CELLTREAT</td><td>667050B</td><td></td></tr><tr><td>Cryogeen veiligheidskit</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-25000-85</td><td></td></tr><tr><td>Cryostat</td><td>Leica</td><td>CM 1850-3-1</td><td></td></tr><tr><td>Dialysebuis</td><td>Repligen</td><td>132105</td><td></td></tr><tr><td>4&rsquo;,6-Diamidino-2-Phylindole (DAPI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9542-1MG</td><td>Gebruikt voor kleuring</td></tr><tr><td>Diethylether</td><td>Fisher Scientific</td><td>E1384</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>1,4-Dithiothreitol (DTT)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10197777001</td><td>Bioink component</td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM)</td><td>Cytiva</td><td>SH30271.FS</td><td></td></tr><tr><td>Filtpapier</td><td>Whatman</td><td>1001-090</td><td>Gebruikt tijdens PEGaMA-synthese</td></tr><tr><td>Freezone 2.5L Freeze Dry System</td><td>Labconco</td><td>LA-2.5LR</td><td>Lyofilisator</td></tr><tr><td>Fusion 360</td><td>Autodesk</td><td>N/A</td><td>Software download</td></tr><tr><td>2,5 mL gasdichte spuit</td><td>Hamilton</td><td>81420</td><td>Gebruikt voor bioprinting</td></tr><tr><td>15 Gauge 1,5" IT Serie tip</td><td>Jensen Global</td><td>JG15-1.5X</td><td>Gebruikt voor bioprinting</td></tr><tr><td>30 Gauge 0,5" HP Serie tip</td><td>Jensen Global</td><td>JG30-0.5HPX</td><td>Gebruikt voor bioprinting</td></tr><tr><td>Geit Anti-Muis Alexa Fluor 555 Antilichaam</td><td>Fisher Scientific</td><td>A21422</td><td>Gebruikt voor kleuring</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Fisher Scientific</td><td>C2H5NO2</td><td>Gebruikt tijdens kleuringsproces</td></tr><tr><td>Hemocytometer</td><td>Fisher Scientific</td><td>1461</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst</td><td>Thermo Scientific</td><td>62249</td><td>Gebruikt tijdens kleuringsproces</td></tr><tr><td>Human Pulmonary Artery Adventitial Fibroblasts (HPAAFs)</td><td>AcceGen</td><td>ABC-TC3773&nbsp;</td><td>Van een 2-jarige mannelijke patiënt</td></tr><tr><td>Zoutzuur (HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144-500</td><td>Gebruikt om pH van oplossingen aan te passen</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>National Institutes of Health (NIH)</td><td>N/A</td><td>Gratis software download</td></tr><tr><td>ImmEdge&reg; Pen</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-4000</td><td>Gebruikt tijdens kleuringsproces</td></tr><tr><td>Incubator</td><td>VWR</td><td>VWR51014991</td><td></td></tr><tr><td>LifeSupport Gelatine Microparticle Slurry (Gelatine Slurry)</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5244-10GM</td><td>Gebruikt voor bioprinting</td></tr><tr><td>Lichtmicroscoop</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>Omgekeerde lichtmicroscoop</td></tr><tr><td>Lithium Fenyl-2,4,6-Trimethylbenzoylfosfinaat (LAP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>900889-5G</td><td>Foto-initiator gebruikt voor fotoverstijving</td></tr><tr><td>Vloeibare stikstof</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>LulzBot Mini 2&nbsp;</td><td>LulzBot</td><td>N/A</td><td>Bioprinter aangepast</td></tr><tr><td>Methacryloxiethyl Thiocarbamoyl Rhodamine B&nbsp;</td><td>Polysciences Inc.</td><td>669775-30-8</td><td></td></tr><tr><td>2-Methylbutaan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M32631-4L</td><td></td></tr><tr><td>Microman capillaire zuigers CP1000</td><td>VWR</td><td>76178-166</td><td>Positieve verplaatsing pipetpunten</td></tr><tr><td>MMP2 Afbreekbare kruisverbinding (KCGGPQGIWGQGCK)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Bioink component</td></tr><tr><td>Muis Anti-Mens & alpha;SMA Monoklonaal Antilichaam</td><td>Fisher Scientific</td><td>MA5-11547</td><td>Gebruikt voor kleuring</td></tr><tr><td>OmniCure Series 2000</td><td>Lumen Dynamics</td><td>S2000-XLA</td><td>UV lichtbron gebruikt voor fotoverstijving</td></tr><tr><td>Paraformaldehyde (PFA)&nbsp;</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>15710</td><td>Gebruikt om monsters te fixeren</td></tr><tr><td>pH Meter</td><td>Mettler Toledo&nbsp;</td><td>FP20&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>pH Strips</td><td>Cytiva</td><td>10362010</td><td></td></tr><tr><td>Fosfaat Buffered Saline (PBS)</td><td>Hyclone Laboratories, Inc.</td><td>Cytiva SH30256.FS</td><td></td></tr><tr><td>Pipetset</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-388-100</td><td></td></tr><tr><td>10 &micro;L Pipetpunten

3d-bioprinting phototunable hydrogels om de activering van fibroblasten te bestuderen

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Fototeerbare hydrogels kunnen ruimtelijk en tijdelijk transformeren als reactie op blootstelling aan licht. Door dit soort biomaterialen op te nemen in celkweekplatforms en dynamisch veranderingen teweeg te brengen, zoals toenemende stijfheid van het micro-milieu, kunnen onderzoekers veranderingen in de extracellulaire matrix (ECM) modelleren die optreden tijdens fibrotische ziekteprogressie. Hierin wordt een methode gepresenteerd voor het 3D-bioprinten van een fototunable hydrogel-biomateriaal dat in staat is tot twee opeenvolgende polymerisatiereacties in een gelatine-ondersteuningsbad. De techniek van Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) bioprinting werd aangepast door de pH van het steunbad aan te passen om een Michael-additiereactie te vergemakkelijken. Eerst werd de bioink met poly(ethyleenglycol)-alfamethacrylaat (PEGαMA) off-stoichiometrie gereageerd met een celafbreekbare crosslinker om zachte hydrogels te vormen. Deze zachte hydrogels werden later blootgesteld aan foto-initator en licht om de homopolymerisatie van niet-gereageerde groepen te induceren en de hydrogel te verstijven. Dit protocol omvat hydrogelsynthese, 3D-bioprinten, fotoverstijving en eindpuntkarakteriseringen om de activering van fibroblasten binnen 3D-structuren te beoordelen. De hier gepresenteerde methode stelt onderzoekers in staat om een verscheidenheid aan materialen te 3D-bioprinten die pH-gekatalyseerde polymerisatiereacties ondergaan en kunnen worden geïmplementeerd om verschillende modellen van weefselhomeostase, ziekte en herstel te ontwikkelen.

Dit protocol beschrijft hoe fotoafstembare hydrogels in een steunbad in 3D bioprint om constructies te creëren die in staat zijn tot dynamische en temporele verstijving voor het bestuderen van fibroblastactivering in geometrieën die menselijke weefsels nabootsen. Ten eerste legde het protocol uit hoe PEGαMA, de ruggengraat van dit fototafbare polymeersysteem, kon worden gesynthetiseerd. Metingen van nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie toonden een succesvolle PEGαMA-functionalisatie bij 96,5% (<strong cla...

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

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...

We hebben 3D-modellen van longweefsel ontwikkeld om de wereld te helpen gemakkelijker te ademen. Onze missie is om 3D-biomaterialen en technieken zoals 3D-printen te gebruiken om platforms te bouwen die ons helpen te begrijpen wat chronische longziekten veroorzaakt en hoe we deze aandoeningen beter kunnen behandelen. Een experimentele uitdaging in ons onderzoek is de moeilijkheid om zachte materialen in complexe vormen te 3D-printen.We zetten cellen nauwkeurig af door onze bioinkt en weefselverdunningssteun te printen die helpt hun vorm te behouden tijdens het printproces. Onze biomaterialen bieden controle over de mechanische eigenschappen van het monster gedurende het hele verloop van het experiment. Deze formulering stelt onderzoekers in staat om cellen te laten groeien in een hydrogel die overeenkomt met de stijfheid van zowel gezond als ziek longweefsel.Gebruikers kunnen beslissen wanneer ze de monsters willen verstijven en cellulaire reacties willen meten. De foto-afstembare biomaterialen die in dit protocol worden gebruikt, maken het mogelijk om een zachter model te creëren, dat later kan worden verstijfd om cellulaire reacties op verstijving van micro-omgevingen te onderzoeken. Vergelijkbare technieken die een statisch biomateriaal gebruiken in plaats van een foto-afstembaar biomateriaal resulteren in een model dat na het printen niet kan worden verstijfd.Resultaten van andere onderzoeken in ons laboratorium suggereren dat geslacht en leeftijd een cruciale rol spelen bij de progressie van longziekten. Toekomstige modellen zullen deze variabelen bestuderen en meer complexiteit bevatten, zoals extra celspecifieke lagen. Het koppelen van deze inspanningen zal resulteren in meer realistische bioprints en leiden tot nieuwe manieren om fibrotische ziekten te behandelen.

3d-bioprinting-phototunable-hydrogels-to-study-fibroblast-activation

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

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

We beschrijven een reeks protocollen die samen een weefsel nabootsen hydrogel bioink waarmee functionele en levensvatbare 3-D weefsel constructen kunnen worden bioprinted voor gebruik in in vitro screening toepassingen.

Bioprinting Cellularized Construeert met een tissue-specifieke Hydrogel Bioink

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

Kraakbeen en huid-analogen waren bioprinted met behulp van een nanocellulose-alginaat gebaseerd bioink. De bioinks waren cellularized voorafgaand aan het afdrukken via een enkele stap passieve mengen eenheid. De constructies werden gedemonstreerd worden uniforme cellularized, hebben hoge levensvatbaarheid en gunstige markers van differentiatie vertonen.

Bioprinting van kraakbeen en huid weefsel analogen met behulp van een roman passief mengen eenheid techniek voor Bioink Precellularization

Wij ontwikkeld een heterogene borst kanker model bestaande uit vereeuwigd tumor en fibroblast cellen ingebed in een bioprintable alginaat/gelatine bioink. Het model recapituleert de tumor in vivo communicatie en vergemakkelijkt de vorming van meercellige tumor spheroïden, inzicht in de mechanismen van tumorvorming rijden oplevert.

Bioprintable alginaat/gelatine Hydrogel 3D In Vitro modelsystemen induceren sferoïde celvorming

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

Protocollen van 3D Bioprinting van gelatine Methacryloyl hydrogel gebaseerde Bioinks

Hier ontwikkelden we een nieuwe meerlaagse gemodificeerde strategie voor vloeibare bioinks (gelatine methacryloyl met lage viscositeit) om de sedimentatie van ingekapselde cellen te voorkomen.

Met behulp van meerlaagse Hydrogel Bioink in driedimensionale bioprinting voor homogene celdistributie

De gepresenteerde methode omvat het uniaxiaal uitrekken van 3D zachte hydrogels ingebed in siliconenrubber terwijl live confocale microscopie mogelijk is. Karakterisering van de externe en interne hydrogelstammen en vezeluitlijning worden gedemonstreerd. Het ontwikkelde apparaat en protocol kunnen de reactie van cellen op verschillende stamregimes beoordelen.

Gecontroleerde stam van 3D-hydrogels onder live microscopiebeeldvorming

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

Deze studie introduceert een nieuw κ-carrageen sub-microgel suspensiebad, dat opmerkelijke omkeerbare jamming-unjamming overgangseigenschappen vertoont. Deze eigenschappen dragen bij aan de opbouw van biomimetische weefsels en organen in ingebedde 3D-bioprinting. Het succesvol printen van hart-/slokdarmachtige weefsels met hoge resolutie en celgroei demonstreert hoogwaardige bioprinting- en tissue engineering-toepassingen.

Ingebedde bioprinting van weefselachtige structuren met behulp van κ-carrageen sub-microgelmedium

Ontdek 3D-bioprinting van fototunable hydrogels om fibroblastactivering te onderzoeken in longweefselmodellen. Deze methode biedt inzicht in mechanische eigenschappen van ziek en gezond weefsel.

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

Meer video's verkennen