Method Article

Opracowanie i charakterystyka bezkomórkowych hydrożeli do bezkomórkowych płuc

DOI:

10.3791/65768

⸱

December 8th, 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Engineered Cancer and Organ Models Laboratory, Koç University, 2Research Center for Translational Medicine (KUTTAM), Koç University, 3Department of Chemical and Biological Engineering, School of Engineering, Koç University, 4Department of Medical Biology, School of Medicine, Koç University

In This Article

Summary

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

Protokół wyjaśnia dwie różne metodologie decelularyzacji stosowane do rodzimych tkanek płucnych bydła, dostarczając wyczerpującego opisu ich charakterystyki.

Abstract

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

Coraz popularniejsze staje się stosowanie hydrożeli pochodzących z macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) w inżynierii tkankowej, ponieważ mogą one naśladować naturalne środowisko komórek in vitro. Jednak utrzymanie natywnej zawartości biochemicznej ECM, osiągnięcie stabilności mechanicznej i zrozumienie wpływu procesu decelularyzacji na właściwości mechaniczne hydrożeli ECM jest wyzwaniem. W tym miejscu opisano proces decelularyzacji tkanki płucnej bydła przy użyciu dwóch różnych protokołów, dalszą charakterystykę skuteczności decelularyzacji, wytwarzanie odtworzonych decelularyzowanych hydrożeli ECM płuc oraz ocenę ich właściwości mechanicznych i cytokompatybilności. Decelularyzacja płuc bydła prowadzono metodą fizyczną (cykle zamrażania i rozmrażania) lub chemiczną (na bazie detergentów). Barwienie hematoksyliną i eozyną przeprowadzono w celu walidacji decelularyzacji i retencji głównych składników ECM. Do oceny resztkowej zawartości kolagenu i siarczanowych glikozaminoglikanu (sGAG) w próbkach pozbawionych komórek zastosowano odpowiednio techniki barwienia czerwienią Sirius i błękitem alcjanowym. Właściwości mechaniczne decelularyzowanych hydrożeli ECM płuc scharakteryzowano reologią oscylacyjną. Wyniki sugerują, że decellularizowane hydrożele z płuc bydlęcych mogą zapewnić wiarygodny organotypowy alternatywa dla komercyjnych produktów ECM poprzez zachowanie większości natywnych komponentów ECM. Co więcej, odkrycia te ujawniają, że wybrana metoda decelularyzacji znacząco wpływa na kinetykę żelowania, a także na sztywność i właściwości lepkosprężyste otrzymanych hydrożeli.

Introduction

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

Konwencjonalne warunki hodowli jednowarstwowej nie oferują wiernego odwzorowania rodzimych mikrośrodowisk tkankowych i nie są w stanie zapewnić trójwymiarowego (3D) rusztowania z instruktażowymi ligandami, które umożliwiają interakcje komórka-matryca i komórka-komórka1. Skład i właściwości mechaniczne macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) są wysoce specyficzne tkankowo, zależne od czasu i ulegają zmianom w stanach patologicznych. Dlatego istnieje zapotrzebowanie na biomimetyczne modele tkanek 3D, które umożliwiają dostrajanie takich cech, modulację zachowania komórkowego i osiągnięcie pożądanej funkcjonalności tkanki. Rodzime biomateriały pochodząc....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Świeże rodzime płuca od młodych (1-2 letnich) dawców bydła zostały pozyskane z lokalnej rzeźni i przetransportowane w szczelnie zamkniętym plastikowym pojemniku na lodzie do laboratorium. Składanie ofiar ze zwierząt odbywa się w celu ogólnego spożycia mięsa (płuca są wyrzucane jako odpady) i nie jest związane z badaniem ani z nim związane. Potwierdzamy, że rzeźnia jest zgodna z krajowymi przepisami i regulacjami dotyczącymi składania ofiar ze zwierząt. Ponadto potwierdzamy, że wykorzystaliśmy wyłącznie materiał odpadowy, a projekt badawczy nie miał wpływu na liczbę uśmierconych zwierząt.

1. Pobieranie organów i przygotowanie tkanek

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Decellularyzacja
Decelularyzacja tkanki płucnej bydła w celu wytworzenia hydrożeli dECM, które podsumowywałyby natywne mikrośrodowisko płuc, została osiągnięta zarówno metodami fizycznymi (zamrażanie-rozmrażanie), jak i chemicznymi (Triton-X-100). Po rozbiorzeniu fragmenty tkanek przemyto w antybiotykach zawierających dH2O w celu usunięcia patogenów, które mogą później wpływać na sterylność hydrożeli dECM. W sumie zastosowano pięć cykli naprzemiennych z ciekłym azotem do kąpieli wodnej o .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Hydrożele pochodzące z narządów stały się obiecującymi modelami, które podsumowują natywną tkankę ECM i naśladują organotypowe funkcje komórkowe. Chociaż pozbawione komórek ECM płuc są często stosowane w inżynierii tkankowej, dokładna charakterystyka składu biomateriału i właściwości mechanicznych przyniesie korzyści w lepszym zrozumieniu, w jaki sposób interakcje komórka-ECM mogą być modulowane w celu modelowania procesów biologicznych podczas homeostazy lub choroby. W szczególności ocena i kontrola właściwości mechanic.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Wszyscy autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.

Acknowledgements

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

Ta praca została sfinansowana przez Turecką Radę ds. Badań Naukowych i Technologicznych (TÜBİTAK) (Grant nr 118C238). Cała odpowiedzialność za publikację/artykuł spoczywa na właścicielu publikacji. Otrzymane wsparcie finansowe od TÜBİTAK nie oznacza, że treść publikacji jest zatwierdzona w sensie naukowym przez TÜBİTAK. Autorzy z wdzięcznością dziękują za korzystanie z usług i udogodnień Centrum Badawczego Medycyny Translacyjnej Uniwersytetu Koç (KUTTAM). Rysunki 1 i 2a zostały utworzone przy użyciu Biorender.com.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Etanol bezwzględnyISOLAB64-17-5
Kwas octowyISOLAB64-19-7
Roztwór błękitu alcińskiegoSigma-AldrichB8438
Deoksyrybonukleaza I z trzustki bydlęcejReometr Sigma-AldrichDN25
Discovery HR-2TA Instruments
Medium montażowe EntellanMerck107960
Roztwór eozynyJasny szkiełko2.BS01-105-1000
FormaldehydMikroskopia elektronowa Nauki50-980-485
Kwas solnyMerck100317
JodSigma-Aldrich3002
Chlorek magnezuSigma-Aldrich7786-30-3
Roztwór do barwienia hematykaliną MayeraMerck2.BS01-103-1000
Związek OCTTissue-Tek4583
Penicylina/StreptomycynaBiowestL0018-100
Pepsyna z błony śluzowej żołądka świńSigma-AldrichP6887
Kwas pikrynowyPolysciences88-89-1
Syriusz CzerwonyPolysciences09400-25
Wodorotlenek soduSigma-AldrichS5881
Sacharoza Sigma-AldrichS0389
Triton-X-100Merck112298

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zhu, X., et al. Ordered micropattern arrays fabricated by lung-derived dECM hydrogels for chemotherapeutic drug screening. Mater Today Bio. 15, 100274(2022).
  2. Ulldemolins, A., et al. Lung extracellular matri....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Decellularized Lung MatrixECM HydrogelsTissue EngineeringLung DecellularizationFreeze Thaw MethodDetergent Based DecellularizationOscillatory RheologyMechanical PropertiesViscoelastic PropertiesDisease Modeling

Related Articles