Artykuł metodologiczny

Zastosowanie wielowarstwowego biotuszu hydrożelowego w trójwymiarowym biodruku w celu jednorodnego rozmieszczenia komórek

DOI:

10.3791/60920

⸱

2 maja 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiac Surgery and Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, Zhongshan Hospital, Fudan University, 2Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, 3Center for Medical Research and Innovation, Shanghai Pudong Hospital, Fudan University Pudong Medical Center, 4Institutes of Biomedical Sciences and Department of Systems Biology for Medicine, Shanghai Medical College, Fudan University

W tym artykule

Podsumowanie

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

Tutaj opracowaliśmy nową, wielowarstwową, zmodyfikowaną strategię dla płynnych biotuszy (żelatyna metakryloyl o niskiej lepkości), aby zapobiec sedymentacji zamkniętych komórek.

Streszczenie

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

Podczas procesu trójwymiarowego biodruku opartego na ekstruzji, płynne biotusze o niskiej lepkości mogą chronić komórki przed uszkodzeniem błony wywołanym naprężeniem ścinającym i poprawić przeżywalność zamkniętych komórek. Jednak szybka sedymentacja komórek w zbiorniku napędzana grawitacją może prowadzić do niejednorodnego rozmieszczenia komórek w strukturach biodrukowanych, a tym samym utrudniać stosowanie biotuszy podobnych do płynnych. W tym miejscu opracowaliśmy nowatorską, wielowarstwową, zmodyfikowaną strategię dla biotuszów przypominających ciecz (np. żelatyny metakryloylu o niskiej lepkości), aby zapobiec sedymentacji zamkniętych w kapsułkach komórek. W wielowarstwowym biotuszu manipulowano wieloma płynnymi interfejsami, aby zapewnić retencję międzyfazową. W związku z tym działanie sedymentacji komórek przebiegające przez sąsiednie warstwy w systemie wielowarstwowym zostało opóźnione w zbiorniku biotuszu. Stwierdzono, że retencja międzyfazowa była znacznie wyższa niż przyciąganie osadowe komórek, co wskazuje na kluczową rolę retencji międzyfazowej w zapobieganiu sedymentacji komórek i promowaniu bardziej jednorodnej dyspersji komórek w wielowarstwowym biotuszu.

Wprowadzenie

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

Trójwymiarowy (3D) biodruk okazał się obiecującą metodą wytwarzania skomplikowanych architektonicznych i funkcjonalnych replik rodzimych tkanek w biofabrykacji i medycynie regeneracyjnej1,2,3. Typowe strategie biodruku, w tym druk atramentowy, ekstruzja i stereolitografia, mają zalety i wady z różnych perspektyw4. Wśród tych technik najczęściej stosowana jest procedura wytłaczania ze względu na jej opłacalność. Biotusz odgrywa kluczową rolę w stabilności procesu biodruku przez wytłaczanie. Idealny biotusz obciążony komórkami powinien być nie tylko biok....

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

Protokół

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

1. Przygotowanie wypełnionego komórkami SF-GelMA

  1. Wysterylizuj wszystkie materiały za pomocą strzykawkowych jednostek filtrujących 0,22 μm. Wykonaj wszystkie czynności w komorze bezpieczeństwa biologicznego.
  2. Podgrzej 1x PBS do 50 °C i rozpuść żelatynę w podgrzanym 1x PBS, mieszając. Końcowe stężenie żelatyny w PBS powinno wynosić 10% (w/v).
  3. Dodać bezwodnik metakrylowy do roztworu żelatyny (stosunek wagowy bezwodnika metakrylowego do żelatyny wynosi 0,6 do 1) powoli, mieszając, i mieszać kompleks przez co najmniej 1 godzinę (50 °C). Zazwyczaj należy przygotować 200 ml 10% roztworu żelatyny z 12 g bezwodnika metakrylowego; Objętość zależy ....

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

Wyniki

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

Schemat przygotowania biotuszów z komórkami jest pokazany w Rysunek 1. Po przygotowaniu różnych biotuszy przeprowadzono ładowanie, podgrzewanie i biodrukowanie (Rysunek 2). Aby ocenić rozmieszczenie zamkniętych komórek w zbiorniku biotuszu, przeprowadzono procedurę biodrukowania przy użyciu trzech różnych biotuszów obciążonych komórkami na trzech 96-dołkowych płytkach (Rysunek 3A). Dwie grupy kontrolne (nieskazitelne biotusze GelMA i SF-1-GelMA) oraz g.......

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

Dyskusja

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

Stabilność systemu wielowarstwowego jest kluczowym punktem do pomyślnego wykonania tego protokołu. Teoretycznie obliczyliśmy dyfuzję cząsteczek SF w roztworze GelMA na podstawie badania Naumana13. Stwierdzono, że dyfuzja białek w roztworze była związana z ich masą cząsteczkową. Średnia masa cząsteczkowa (MW) albuminy surowicy bydlęcej (BSA) wynosi 66,5 kDa, a jej współczynnik dyfuzji wynosi 64-72μm2/s. Średnia MW fibrynogenu wynosi 339,7 kDa, a jego współczynnik dyfuzji 23-34 μm2

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

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

Autorzy dziękują za granty od Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (81771971, 81970442, 81703470 i 81570422), Narodowego Kluczowego Programu Badawczo-Rozwojowego Chin (2018YFC1005002), Komisji Nauki i Technologii Gminy Szanghaj (17JC1400200), Głównego Projektu Nauki i Technologii Miejskiej w Szanghaju (Grant nr 2017SHZDZX01) oraz Miejskiej Komisji Edukacji w Szanghaju (Program Innowacji 2017-01-07-00-07-E00027).

....

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

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Kwas 2-hydroksy-4′-(2-hydroksyetoksy)-2-metylopropiofenon (PI2959)TCIM64BK-QD Kwas
4-(2-hydroksyetylo)-1-piperazynoetanosulfonowy (HEPES)Gibco15630080
Dulbecco' s zmodyfikowany Orzeł" s medium (DMEM)Gibco10569044
płodowa surowica bydlęca (FBS)Gibco10091
ŻelatynaSigma-AldrichV900863MSDS
Bezwodnik metakrylowy (MA)Sigma-Aldrich276685MSDS
Penicylina– antybiotyki streptomycynyGibco15140163
Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS)Gibco10010049
Fibroina jedwabiuAdvanced BioMatrix5154

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Khademhosseini, A., Langer, R. A decade of progress in tissue engineering. Nature Protocol. 11 (10), 1775-1781 (2016).
  2. Heinrich, M. A., et al. 3D bioprinting: from benches to translational applications. Small. , 1805510(2019).
  3. Daniela, L., et al.

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 ekstruzyjnyelatyna metakryloilo afibroina jedwabnaretencja mi dzyfazowazapobieganie sedymentacji kom rekzbiornik na bioatramentsieciowanie UV

Powiązane artykuły