Nowatorski proces druku 3D matryc bezkomórkowych

Stacey M. S. Gruber; Paulomi Ghosh; Karl Wilhelm Mueller; Patrick W. Whitlock; Chia-Ying Lin

doi:10.3791/58720

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Nowatorski proces druku 3D matryc bezkomórkowych

6.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/58720

⸱

7 stycznia 2019

Stacey M. S. Gruber¹ , Paulomi Ghosh² , Karl Wilhelm Mueller² , Patrick W. Whitlock¹^,²^,³ , Chia-Ying Lin¹^,³

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

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

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

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....