Artykuł metodologiczny

Nowatorski proces druku 3D matryc bezkomórkowych

DOI:

10.3791/58720

⸱

7 stycznia 2019

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, University of Cincinnati, 2Division of Orthopaedic Surgery, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, 3Department of Orthopaedic Surgery, University of Cincinnati

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół opisuje produkcję filamentu polikaprolaktonu (PCL) z wbudowanymi mikrosferami kwasu polimlekowego (PLA), które zawierają matryce decelularyzowane (DM) do druku 3D strukturalnych konstrukcji inżynierii tkankowej.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bioprinting 3D ma na celu stworzenie niestandardowych rusztowań, które są biologicznie aktywne i dostosują się do pożądanego rozmiaru i geometrii. Termoplastyczny szkielet może zapewnić stabilność mechaniczną podobną do tkanki natywnej, podczas gdy czynniki biologiczne oferują wskazówki dotyczące składu komórek progenitorowych, prowadząc do ich migracji, proliferacji i różnicowania w celu odtworzenia oryginalnych tkanek/narządów1,2. Niestety, wiele kompatybilnych z drukiem 3D, bioresorbowalnych polimerów (takich jak kwas polimlekowy, PLA) jest drukowanych w temperaturach 210 °C lub wyższych - temperaturach, które są szkodliwe dla leków biologicznych. Z drugiej strony, polikaprolakton (PCL), inny rodzaj poliestru, jest bioresorbowalnym materiałem do druku 3D, który ma łagodniejszą temperaturę drukowania 65 °C. W związku z tym postawiono hipotezę, że zdecelularyzowana macierz zewnątrzkomórkowa (DM) zawarta w termicznie ochronnej barierze PLA może zostać wydrukowana w włóknie PCL i pozostać w swojej funkcjonalnej konformacji. W tej pracy naprawa kostno-chrzęstna była zastosowaniem, dla którego hipoteza została przetestowana. W związku z tym chrząstka świni została zdecelularyzowana i zamknięta w mikrosferach kwasu polimlekowego (PLA), które następnie zostały wytłaczane z polikaprolaktonem (PCL) do włókna w celu wytworzenia konstruktów 3D za pomocą modelowania osadzania stopionego. Konstrukty z mikrosferami lub bez nich (odpowiednio PLA-DM/PCL i PCL(-)) oceniano pod kątem różnic w cechach powierzchni.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obecne techniki inżynierii tkankowej do zastosowań klinicznych, takich jak rekonstrukcja kości, chrząstek, ścięgien i więzadeł, wykorzystują auto- i alloprzeszczepy do naprawy uszkodzonej tkanki. Każda z tych technik jest rutynowo wykonywana jako "złoty standard" w praktyce klinicznej, polegająca na pierwszym pobraniu tkanki dawcy od pacjenta lub dopasowania zwłok, a następnie umieszczeniu tkanki dawcy w miejscu ubytku2. Strategie te są jednak ograniczone przez zachorowalność w miejscu dawczym, niedobór miejsc dawczych w przypadku dużych defektów, ryzyko infekcji i trudności ze znalezieniem przeszczepów pasujących do pożądanej geometrii. Ponadt....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Otrzymywanie i wstępne przetwarzanie mikrosfer

  1. Wytwarzaj mikrosfery z pożądaną matrycą w obudowie (PLA-DM)2.
    UWAGA: Konieczne jest, aby mikrosfery miały jednolitą wielkość. Z tego powodu niezbędne jest przesianie mikrosfer przed użyciem. Chociaż decelularyzacja i enkapsulacja matrycy zostały szczegółowo opisane w poprzednich publikacjach2, poniżej znajduje się krótkie podsumowanie tego procesu.
    1. Najpierw zbierz czopy chrzęstne z tylnych kończyn świń. Decelularyzacja chrząstki w serii płukań 0,05% trypsyny/0,5 mm tetrasodowego kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA), zmodyfikowanego podło....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Po przesianiu, mikrosfery powinny wyglądać na jednolite i wolne od zagięć. Pod SEM przesiane mikrosfery mogą mieć małe pory na swojej powierzchni, ale poza tym będą kuliste i gładkie, jak pokazano na Rysunek 1. Wszystkie wytłaczane włókna powinny mieć jednakową średnicę i okrągły przekrój. Filament zawierający mikrosfery (PLA-DM/PCL) będzie miał nieco bardziej matowe wykończenie, podczas gdy filament zawierający tylko PCL (PCL(-)) będzie wyglądał na bardziej .......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niezależnie wykazano, że zarówno matryce bezkomórkowe, jak i drukowane w 3D rusztowania PCL umożliwiają adhezję i proliferację komórek, potwierdzając ich zastosowanie do naprawy chrzęstnejkości 10,11,12. Zastosowanie matrycy bezkomórkowej w podejściach inżynieryjnych do naprawy tkanek było przedmiotem dużego zainteresowania i sukcesu w niedalekiej przeszłości 2,3,14,15.<.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten projekt został częściowo sfinansowany z grantu Pediatric Orthopaedic Society of North America (POSNA) oraz grantu National Institutes of Health NIBIB R21EB025378-01 (Exploratory Bioengineering Research Grant).

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Maszyna sitowaHaver & Boecker TylerRo-Tap RX 29-E Sito czyste
90 umFisherbrand170328156nr 170
Sito 53 umFisherbrand162513588Nr 270
Sito 106 umFisherbrand162018121nr 140
NapylarkaLeican/a
Skaningowy mikroskop elektronowyHitachi, USAnie dotyczy
Filabot EX2Filabot.comFB00061
Filabot SpoolerFilabot.comFB00073
CAPA 6506Perstorp24980-41-4
Sól fizjologiczna buforowana fosforanami, PBSGibco10010023
6" FanComfort Zone, Amazonn/a
Ultradźwiękowa kąpiel wodnaCole ParmerSK-08895-13
DreamerFlashForgen/a
Mikser bębnowyWykonany na zamówienienie dotyczyPodobny element wyposażenia: https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&persist=true&ip=
nie & gclid=CjwKCAjw-
dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0
dTjsraEsBGfhMEH7ytx
LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_
ixoC9GwQAvD_BwE
MikrowagaMettler Toledo, Fisher Scientific01-913-851
Simplify3DSimplify3Dn/a
SolidWorksSolidWorksn/a
Mikrosferyprodukowane we własnym zakresie, patrz równolegle zgłoszone JoVE zgłoszenie
fosforan p-nitrofenylu, sól disodowa, sześciowodnyMillipore4876-5GM
Fosfataza, alkalicznaRoche Diagnostics GmbH10 713 023 001
Czytnik absorbancjiTecanSunrise
Tris-HCl BuforSigma-AldrichT6455-100ML
Podgrzewany shakerNowość Brunswick ScientificExcella E24

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hutchmaker, D., Teoh, S., Zein, I., Ng, K. W., Schantz, J. -T., Leahy, J. C. Design and Fabrication of a 3D Scaffold for Tissue Engineering Bone. Synthetic Bioabsorbable Polymers and Implants. 15 (2), 845-847 (1988).
  2. Ghosh, P., Gruber, S. M. S., Lin, C. -Y., Whitlock, P. Microspheres containing decellularized cartilage induce chondrogenesis and remain functional after incorporation within a poly(caprolactone) filament useful for fabricating a 3D scaffold. Biofabrication. , (201....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Biodruk 3Dmacierz decelularyzowanafilament z polikaprolaktonumikrosfery z kwasu polimlekowegomodelowanie przez stopienie osadzanych warstwprzygotowanie za pomoc wstrz sarki sitowejkontrola temperatury ekstruderaregulacja rednicy filamentuskaningowa mikroskopia elektronowarusztowania w in ynierii tkankowej

Powiązane artykuły