Name: Produkcja bioaktywnego, opartego na PCL samodopasowanego rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania bioaktywnego rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu do samodopasowania w nieregularnych defektach czaszkowo-twarzowych. Technika obejmuje odlew rozpuszczalnikowy z szablonem solnym, utwardzanie fotochemiczne PCL-DA oraz powlekanie polidopaminą w celu wsparcia osteointegracji i gojenia kości.

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

Autorzy dziękują Texas A&M University Engineering and Experiment Station (TEES) za finansowe wsparcie tych badań. Lindsay Nail z wdzięcznością dziękuje za wsparcie ze strony Texas A&M University, Louis Stokes Alliance for Minority Participation (LSAMP) oraz National Science Foundation (NSF) Graduate Research Fellowship Program (GRFP). Dawei Zhang dziękuje Texas A&M University Dissertation Fellowship.

1. Synteza makromeru PCL-DA
<ol>
	<li>Uruchom reakcję akrylacji.
	<ol>
		<li>Odważyć 20 g PCL-diolu (Mn = ~ 10 000 g/mol) do kolby okrągłodennej o pojemności 250 ml wyposażonej w mieszadło magnetyczne pokryte teflonem.</li>
		<li>Rozpuścić PCL-diol w DCM.
		<ol>
			<li>Dodać 120 ml DCM do kolby (stężenie = 0,17 g/ml).</li>
			<li>Umieść luźno gumową przegrodę w szyjce kolby, aby uniknąć wzrostu ciśnienia, a jednocześnie zapobiec parowaniu DCM.</li>
			<li>Mieszać roztwór przez ~30 min przy ~250 obr./min, aby całkowicie rozpuścić polimer.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Dodać ~6,6 mg 4-dimetyloaminopirydyny (DMAP) do roztworu i rozpuścić mieszając.</li>
		<li>Umieść gumową przegrodę bezpiecznie w szyjce kolby. Pozwól roztworowi kontynuować mieszanie.</li>
		<li>Przez gumową przegrodę delikatnie przepłukać kolbęN2 przez ~ 3 minuty, używając wlotu igły o dodatnim ciśnieniu N2 i otwartej igły jako wylotu.</li>
		<li>Zdemontować wlot i wylot N2.</li>
		<li>Dodawać kroplami 0,56 ml (4,0 mmol) trietyloaminy (Et3N) za pomocą szklanej strzykawki wyposażonej w igłę wprowadzaną przez gumową przegrodę.</li>
		<li>Dodawać kroplami 0,65 ml (8,0 mmol) chlorku akrylolu za pomocą szklanej strzykawki wyposażonej w igłę wprowadzaną przez gumową przegrodę.</li>
		<li>Umieścić wlotN2 z powrotem w kolbie i pozostawić zawartość do mieszania pod dodatnim ciśnieniemN2 przez ~30 min.</li>
		<li>Podgrzej kąpiel olejową do temperatury 55 °C.</li>
		<li>Po wyznaczonych ~30 minutach usuń wlot N2 i zastąp przegrodę skraplaczem.</li>
		<li>Zanurzyć kolbę w podgrzanej kąpieli olejowej.</li>
		<li>Pozostawić zawartość kolby do mieszania przez 20 godzin.</li>
		<li>Po upływie wyznaczonych 20 godzin wyjąć kolbę z łaźni olejowej i pozostawić zawartość do ostygnięcia do temperatury pokojowej.</li>
		<li>Za pomocą wyparki obrotowej usunąć rozpuszczalnik DCM z kolby.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oczyść surowy produkt PCL-DA.
	<ol>
		<li>Do kolby dodać ~135 ml octanu etylu i rozpuścić surowy PCL-DA.</li>
		<li>Przefiltrować grawitacyjnie roztwór przez bibułę filtracyjną do czystej kolby okrągłodennej o pojemności 250 ml. (Uwaga: Roztwór może zgęstnieć na bibule filtracyjnej, nie przechodząc łatwo przez nią. Jeśli tak, ostrożnie zastosuj łagodne ciepło za pomocą pistoletu grzewczego.)</li>
		<li>Za pomocą wyparki obrotowej usunąć rozpuszczalnik octanu etylu z kolby.</li>
		<li>Do kolby dodać ~140 ml DCM i rozpuścić surowy PCL-DA.</li>
		<li>Przenieść zawartość do rozdzielacza o pojemności 500 ml.</li>
		<li>Do lejka dodać 13,5 ml 2 M węglanu potasu (K2CO3 ).</li>
		<li>Zakryj lejek. Delikatnie wymieszaj dwie warstwy, odwracając lejek i delikatnie obracając raz lub dwa razy, uważając, aby uwolnić ciśnienie przez kurek. Powtórz 3 razy.</li>
		<li>Zastąp nasadkę warstwą Parafilmu i pozwól mieszaninie oddzielić O/N (~12 godzin).</li>
		<li>Zebrać dolną, organiczną warstwę do kolby Erlenmeyera o pojemności 250 ml.</li>
		<li>Dodać ~5 g bezwodnego siarczanu magnezu (MgSO4) do kolby i delikatnie zamieszać.</li>
		<li>Grawitacyjnie przefiltrować mieszaninę przez wysokiej jakości bibułę filtracyjną i do czystej kolby okrągłodennej o pojemności 250 ml.</li>
		<li>Za pomocą wyparki obrotowej usunąć rozpuszczalnik DCM z kolby.</li>
		<li>Wysuszyć w wysokiej próżni, aby usunąć resztki DCM. (Uwaga: PCL-DA należy przechowywać z dala od światła.)</li>
		<li>Potwierdź akrylację za pomocą 1H NMR22,23.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie rusztowania SMP (Rysunek 1)
<ol>
	<li>Przygotuj stopiony szablon soli.
	<ol>
		<li>Za pomocą sita o średnicy 425 μm uzyskamy cząsteczki chlorku sodu (NaCl) o średnicy ~460 ± 70 μm. (Uwaga: Średnią wielkość cząstek można potwierdzić na podstawie obrazów ze skaningowej mikroskopii elektronowej [SEM] za pomocą oprogramowania ImageJ.)14</li>
		<li>Do szklanej fiolki o pojemności 3 ml (średnica wewnętrzna = 12,9 mm) dodać 1,8 g uprzednio przesianego NaCl.</li>
		<li>Powoli dodawać, w czterech porcjach, 7,5% wag. (w przeliczeniu na masę soli) wody DI (0,146 g) do fiolki. Wymieszaj metalową szpatułką po dodaniu każdej porcji wody.</li>
		<li>Zakręć fiolkę, zawiń w chusteczkę i umieść pionowo w probówce wirówkowej. Wirować przez 15 minut przy 3 220 x g.</li>
		<li>Zdejmij nakrętkę i pozostaw do wyschnięcia na powietrzu O/N (~12 godzin).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W nowej szklanej fiolce przygotować "roztwór makromeru", łącząc 0,15 g PCL-DA na ml DCM. (Uwaga: Na jedno rusztowanie należy przygotować ~ 1 ml roztworu.) Zakręć i mieszaj roztwór na wysokich obrotach na mieszadle wirowym przez ~1 min.</li>
	<li>W nowej szklanej fiolce o pojemności 3 ml przygotować "roztwór fotoinicjatora" na bazie 10% wag. 2,2-dimetoksy-2-fenyloacetofenonu (DMP) w 1-winylo-2-pirolidynonie (NVP). Połączyć 0,115 g DMP w 1 ml NVP. (Uwaga: Dla jednego rusztowania wymagane jest ~180 μl.) Zakryj, zawiń w folię aluminiową (w celu zablokowania światła) i mieszaj roztwór na wysokich obrotach na mieszadle wirowym przez ~1 min. (Uwaga: W przypadku wcześniejszego przygotowania roztwór należy przechowywać w lodówce i chronić przed światłem.)</li>
	<li>Owinąć fiolkę zawierającą roztwór makromeru (bez nakrętki) folią aluminiową (w celu zablokowania światła) i dodać za pomocą pipety 15% obj. (w przeliczeniu na całkowitą objętość roztworu makromeru) roztworu fotoinicjatora. Zakręć i mieszaj roztwór na wysokich obrotach na mieszadle wirowym przez ~1 min.</li>
	<li>Owinąć fiolkę zawierającą stopioną matrycę soli (bez nakrętki) folią aluminiową (w celu zablokowania światła) i dodać za pomocą pipety wcześniej przygotowany roztwór makromeru/fotoinicjatora (~0,6 ml lub do całkowitego pokrycia matrycy).</li>
	<li>Zakręć fiolkę, zawiń w chusteczkę i umieść pionowo w probówce wirówkowej. Wirować przez 10 minut przy stężeniu 1,260 x g w celu rozprowadzenia roztworu makromeru w całej matrycy.</li>
	<li>Zdjąć folię aluminiową, odkręcić fiolkę i wystawić na działanie promieniowania UV (365 nm, 25 W) przez 3 minuty.</li>
	<li>Usunąć "rusztowanie zawierające sól" z fiolki za pomocą pęsety po nacięciu i złamaniu górnej części szklanej fiolki.</li>
	<li>W zlewce o pojemności 400 ml przygotować ~200 ml rozpuszczalnika woda/etanol (1:1 obj.</li>
	<li>Rusztowanie należy utrzymywać zanurzone w rozpuszczalniku woda/etanol przez 4 dni z codzienną wymianą rozpuszczalnika.</li>
	<li>Zdjąć rusztowanie z rozpuszczalnika i wysuszyć na powietrzu O/N.</li>
</ol>
3. Nakładanie powłoki polidopaminowej na rusztowanie SMP (Rysunek 1)
<ol>
	<li>W zlewce o pojemności 400 ml wyposażonej w mieszadło pokryte teflonem przygotować ~200 ml roztworu chlorowodorku dopaminy (2 mg/ml w 10 mM buforze Tris, pH = 8,5, 25 ºC). Mieszać z prędkością ~150 obr./min.</li>
	<li>Umieść jednorazową igłę (długość = 40 mm; rozstaw = 20) w rusztowaniu, ~ połowa odległości przez rusztowanie. Owinąć drut wokół piasty igły.</li>
	<li>Zanurzyć rusztowanie (z piastą igły nad powierzchnią roztworu) w mieszającym roztworze dopaminy, zakotwiczając drut do krawędzi zlewki.</li>
	<li>Odgazowuje rusztowanie, umieszczając strzykawkę w piaście igły i używając jej do wyciągania powietrza z rusztowania. (Uwaga: Odgazowanie jest zakończone, gdy nie można już usunąć powietrza, a roztwór całkowicie przeniknął do rusztowania.)</li>
	<li>Utrzymuj rusztowanie zanurzone w mieszającym roztworze dopaminy przez 16 godzin.</li>
	<li>Zdjąć rusztowanie z roztworu i usunąć igłę. Spłucz wodą DI i wysusz w piekarniku próżniowym w temperaturze RT przez 24 godziny.</li>
	<li>Umieść rusztowanie w piekarniku o temperaturze 85 ºC na 1 godzinę.</li>
	<li>Poczekaj, aż rusztowanie ostygnie do temperatury rynkowej. Końcowe rusztowanie cylindryczne będzie miało średnicę ~6 mm x wysokość ~5 mm.</li>
</ol>
4. Ocena "samodopasowanego" zachowania
<ol>
	<li>Przygotuj "nieregularny model defektu CMF" za pomocą arkusza sztywnego tworzywa sztucznego o grubości ~5 mm. Użyj wiertła, aby utworzyć pustą przestrzeń w arkuszu tworzywa sztucznego o średniej średnicy nieco mniejszej niż ~6 mm, jak pokazano na rysunku 2A.</li>
	<li>W zlewce podgrzej wodę DI (reprezentującą kliniczne zastosowanie soli fizjologicznej) do temperatury ~60 ºC.</li>
	<li>Umieścić rusztowanie w zlewce z wodą o temperaturze ~60 ºC. Użyj pęsety, aby wepchnąć rusztowanie pod powierzchnię wody, wystawiając wszystkie obszary na działanie wody. Kontynuuj przez ~2 minuty lub do momentu, gdy rusztowanie zauważalnie zmięknie (Rysunek 2B).</li>
	<li>Zdjąć rusztowanie ze zlewki i natychmiast wcisnąć (ręcznie) w wadę modelu.</li>
	<li>Pozostawić do ostygnięcia do temperatury RT (~5-10 min) (Rysunek 2C).</li>
	<li>Usunąć z ubytku, aby zaobserwować nowy, stały tymczasowy kształt i powrót do stosunkowo bardziej sztywnego stanu (rysunek 2D).</li>
</ol>
5. Testowanie zachowania pamięci kształtu
<ol>
	<li>Za pomocą dynamicznego analizatora mechanicznego (DMA; np. TA Instruments Q800 używany w niniejszym dokumencie), przeprowadzić kontrolowany przez odkształcenie test cykliczno-termicznego mechanicznego ściskania na rusztowaniu w ciągu dwóch cykli (N) w celu określenia stałości kształtu (Rf) i odzyskiwania kształtu (Rr) (Rysunek 3).
	<ol>
		<li>Utrzymywać w równowadze do 60 °C (T high) przez 5 min.</li>
		<li>Ściskanie do maksymalnego odkształcenia (εm = 50 %) przy 50 %/min.</li>
		<li>Trzymaj na εm (5 min).</li>
		<li>Schłodzić do 25 °C (T low) i utrzymać przez 10 minut, aby utrwalić tymczasowy kształt.</li>
		<li>Usuń ładunek.</li>
		<li>Zmierz ostateczne odkształcenie w stanie bezstresowym (εu).</li>
		<li>Podgrzej ponownie do 60 °C (T high) i utrzymuj przez 10 minut, aby odzyskać trwały kształt.</li>
		<li>Zmierz odzyskany szczep (εp).</li>
		<li>Pozostając jeszcze w temperaturze 60 °C (T high), rozpocząć drugi cykl (N = 2) poprzez ściśnięcie rusztowania do 50 % wysokości odzyskanej po 1. cyklu (N = 1).</li>
		<li>Powtórzyć 5.1.3-5.1.8 dla N = 2.</li>
		<li>Oblicz Rf i Rr dla N = 1 i 2, korzystając z następujących równań: 
		Rf(N) = [εu(N)/ εm]Rr(N) = [εm - εp(N)]/[εm- εp(N-1)]</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. Wizualizacja wielkości porów i wzajemnych połączeń porów
<ol>
	<li>Za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM; np. FEI Quanta SEM, jak zastosowano w niniejszym dokumencie), obserwuj wielkość porów i wzajemne połączenia porów.
	<ol>
		<li>Za pomocą pęsety do przytrzymania rusztowania SMP zanurzyć w płynie N2 na 1 minutę.</li>
		<li>Usunąć z cieczy N2 i rozbić wzdłuż środka rusztowania czystą żyletką.</li>
		<li>Za pomocą taśmy węglowej przymocuj jedną z połówek rusztowania SMP do stolika na próbkę tak, aby pęknięta powierzchnia była skierowana do góry.</li>
		<li>Napylanie warstwowe z Au-Pt (~4 nm).</li>
		<li>Przechwyć obraz SEM przy zalecanym napięciu przyspieszającym 10-15 kV ( Rysunek 4A).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
7. Badanie bioaktywności in vitro
<ol>
	<li>Do probówki wirówkowej o pojemności 50 ml dodaj ~30 ml 1X SBF24.</li>
	<li>Zaopatrz się w rusztowanie w oryginalnym, cylindrycznie formowanym trwałym kształcie. Przetnij rusztowanie na pół (w poprzek okrągłej krawędzi) za pomocą czystego ostrza.</li>
	<li>Umieść pojedynczą połówkę rusztowania w przygotowanej probówce wirówkowej i nasadce.</li>
	<li>Utrzymuj probówkę w temperaturze 37 °C w łaźni wodnej w warunkach statycznych bez zmian SBF.</li>
	<li>Po 14 dniach zdjąć rusztowanie z SBF i schnąć na powietrzu przez 24 godziny.</li>
	<li>Za pomocą taśmy węglowej przymocuj rusztowanie do stolika na próbkę tak, aby pęknięta powierzchnia była skierowana do góry.</li>
	<li>Napylanie warstwowe z Au-Pt (~4 nm).</li>
	<li>Uchwyć obraz SEM przy zalecanym napięciu przyspieszającym 10-15 kV (rysunek 4B).</li>
</ol>

<ol><li>Neovius, E., Engstrand, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Craniofacial+reconstruction+with+bone+and+biomaterials%3A+review+over+the+last+11+years%5BTitle%5D)+AND+%22J+Plast+Reconstr+Aesthet+Surg%22%5BJournal%5D)">Craniofacial reconstruction with bone and biomaterials: review over the last 11 years.</a> J Plast Reconstr Aesthet Surg. 63, 1615-1623 (2010).</li>
<li>Elsalanty, M. E., Genecov, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+grafts+in+craniofacial+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Craniomaxillofac+Trauma+Reconstr%22%5BJournal%5D)">Bone grafts in craniofacial surgery.</a> Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2, 125-134 (2009).</li>
<li>Hollister, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+craniofacial+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Orthod+Craniofacial+Res%22%5BJournal%5D)">Engineering craniofacial scaffolds.</a> Orthod Craniofacial Res. 8, 162-173 (2005).</li>
<li>Albrektsson, T., Johansson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteoinduction%2C+osteoconduction+and+osseointegration%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Spine+J%22%5BJournal%5D)">Osteoinduction, osteoconduction and osseointegration.</a> Eur Spine J. 10, S96-S101 (2001).</li>
<li>Blokhuis, T. J., Arts, J. J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioactive+and+osteoinductive+bone+graft+substitutes%3A+Definitions%2C+facts+and+myths%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">Bioactive and osteoinductive bone graft substitutes: Definitions, facts and myths.</a> Injury. 42, S26-S29 (1016).</li>
<li>Zhang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bioactive+%E2%80%9Cself-fitting%E2%80%9D+shape+memory+polymer+scaffold+with+potential+to+treat+cranio-maxillo+facial+bone+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">A bioactive “self-fitting” shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects.</a> Acta Biomater. 10, 4597-4605 (2014).</li>
<li>Lendlein, A., Kelch, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape-memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Shape-memory polymers.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 41, 2034-2057 (2002).</li>
<li>Hu, J., Zhu, Y., Huang, H., Lu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+shape-memory+polymers%3A+Structure%2C+mechanism%2C+functionality%2C+modeling+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism, functionality, modeling and applications.</a> Prog Polym Sci. 37, 1720-1763 (2012).</li>
<li>Middleton, J. C., Tipton, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+biodegradable+polymers+as+orthopedic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices.</a> Biomaterials. 21, 2335-2346 (2000).</li>
<li>Sun, H., Mei, L., Song, C., Cui, X., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+in+vivo+degradation%2C+absorption+and+excretion+of+PCL-based+implant%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The in vivo degradation, absorption and excretion of PCL-based implant.</a> Biomaterials. 27, 1735-1740 (2006).</li>
<li>Woodruff, M. A., Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+return+of+a+forgotten+polymer-Polycaprolactone+in+the+21st+century%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century.</a> Prog Polym Sci. 35, 1217-1256 (2010).</li>
<li>Wang, S., Lu, L., Gruetzmacher, J. A., Currier, B. L., Yaszemski, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterizations+of+biodegradable+and+crosslinkable+poly%28%CE%B5-caprolactone+fumarate%29%2C+poly%28ethylene+glycol+fumarate%29%2C+and+their+amphiphilic+copolymer%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterizations of biodegradable and crosslinkable poly(ε-caprolactone fumarate), poly(ethylene glycol fumarate), and their amphiphilic copolymer.</a> Biomaterials. 27, 832-841 (2006).</li>
<li>Zhang, D., Petersen, K. M., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inorganic-organic+shape+memory+polymer+%28SMP%29+foams+with+highly+tunable+properties%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Inorganic-organic shape memory polymer (SMP) foams with highly tunable properties.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5, 186-191 (2012).</li>
<li>Zhang, D., Burkes, W. L., Schoener, C. A., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+inorganic-organic+shape+memory+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Porous inorganic-organic shape memory polymers.</a> Polymer. 53, 2935-2941 (2012).</li>
<li>Van der Stok, J., Van Lieshout, E. M., El-Massoudi, Y., Van Kralingen, G. H., Patka, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+substitutes+in+the+Netherlands-a+systematic+literature+review%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Bone substitutes in the Netherlands-a systematic literature review.</a> Acta Biomater. 7, 739-750 (2011).</li>
<li>Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mussel-inspired+surface+chemistry+for+multifunctional+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings.</a> Science. 318, 426-430 (2007).</li>
<li>Hong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-covalent+self-assembly+and+covalent+polymerization+co-contribute+to+polydopamine+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Non-covalent self-assembly and covalent polymerization co-contribute to polydopamine formation.</a> Adv Funct Mater. 22, 4711-4717 (2012).</li>
<li>Ryu, J., Ku, S. H., Lee, H., Park, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mussel-inspired+polydopamine+coating+as+a+universal+route+to+hydroxyapatite+crystallization%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Mussel-inspired polydopamine coating as a universal route to hydroxyapatite crystallization.</a> Adv Funct Mater. 20, 2132-2139 (2010).</li>
<li>Lee, Y. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polydopamine-mediated+immobilization+of+multiple+bioactive+molecules+for+the+development+of+functional+vascular+graft+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials.</a> Biomaterials. 33, 8343-8352 (2012).</li>
<li>Wu, C., Fan, W., Chang, J., Xiao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mussel-inspired+porous+SiO+2+scaffolds+with+improved+mineralization+and+cytocompatibility+for+drug+delivery+and+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Mussel-inspired porous SiO 2 scaffolds with improved mineralization and cytocompatibility for drug delivery and bone tissue engineering.</a> J Mater Chem. 21, 18300-18307 (2011).</li>
<li>Ku, S. H., Ryu, J., Hong, S. K., Lee, H., Park, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((General+functionalization+route+for+cell+adhesion+on+non-wetting+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">General functionalization route for cell adhesion on non-wetting surfaces.</a> Biomaterials. 31, 2535-2541 (2010).</li>
<li>Schoener, C. A., Weyand, C. B., Murthy, R., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+memory+polymers+with+silicon-containing+segments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Shape memory polymers with silicon-containing segments.</a> J Mater Chem. 20, 1787-1793 (2010).</li>
<li>Zhang, D., Giese, M. L., Prukop, S. L., Grunlan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28%CE%B5-caprolactone%29-based+shape+memory+polymers+with+variable+polydimethylsiloxane+soft+segment+lengths%5BTitle%5D)+AND+%22J+Polym+Sci+Pol+Chem%22%5BJournal%5D)">Poly(ε-caprolactone)-based shape memory polymers with variable polydimethylsiloxane soft segment lengths.</a> J Polym Sci Pol Chem. 49, 754-761 (2011).</li>
<li>Kokubo, T., Takadama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+useful+is+SBF+in+predicting+in+vivo+bone+bioactivity%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity.</a> Biomaterials. 27, 2907-2915 (2006).</li>
<li>Murphy, W. L., Dennis, R. G., Kileny, J. L., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt+fusion%3A+an+approach+to+improve+pore+interconnectivity+within+tissue+engineering+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Salt fusion: an approach to improve pore interconnectivity within tissue engineering scaffolds.</a> Tissue Eng. 8, 43-52 (2002).</li>
<li>Yang, Q., Chen, L., Shen, X., Tan, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+polycaprolactone+tissue+engineering+scaffolds+by+improved+solvent+casting%2Fparticulate+leaching+method%5BTitle%5D)+AND+%22J+Macromol+Sci+Phys%22%5BJournal%5D)">Preparation of polycaprolactone tissue engineering scaffolds by improved solvent casting/particulate leaching method.</a> J Macromol Sci Phys. 45, 1171-1181 (2006).</li>
<li>Madbouly, S. A., Kratz, K., Klein, F., Lüzow, K., Lendlein, A. Thermomechanical behaviour of biodegradable shape-memory polymer foams. 2009 MRS Spring Meeting, 1190, Mater Res Soc Symp Proc. (2009).</li>
<li>Luo, X., Mather, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+shape+memory+elastomeric+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of shape memory elastomeric composites.</a> Macromolecules. 42, 7251-7253 (2009).</li>
<li>Lendlein, A., Schmidt, A. M., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AB-polymer+networks+based+on+oligo%28%C9%9B-caprolactone%29+segments+showing+shape-memory+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">AB-polymer networks based on oligo(ɛ-caprolactone) segments showing shape-memory properties.</a> Proc Natl Acad Sci. 98, 842-847 (2001).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Protokół ten opisuje przygotowanie powlekanego polidopaminą rusztowania na bazie PCL, którego samodopasowanie, a także osteoindukcyjność i bioaktywność sprawiają, że jest ono interesujące w leczeniu nieregularnych ubytków kostnych CMF. Aspekty protokołu mogą być zmieniane w celu zmiany różnych funkcji rusztowania.
Protokół rozpoczyna się od arylacji PCL-diolu w celu umożliwienia utwardzenia promieniami UV. W podanym przykładzie PCL-diol Mn wynosi ~10 000 g/mol. Jednak poprzez odpowi...

Obecnie uważany za złoty standard leczenia ubytków kostno-czaszkowo-szczękowo-twarzowych (CMF), przeszczep pobranych autologicznych przeszczepów jest utrudniony przez skomplikowane procedury przeszczepów, chorobowość miejsca dawczego i ograniczoną dostępność1. Szczególną trudnością jest uformowanie i zamocowanie sztywnego autoprzeszczepu w ubytku w celu uzyskania osteointegracji i zapobieżenia resorpcji przeszczepu. Inżynieria tkankowa została zbadana jako strategia alternatywna dla autoprzeszczepu i syntetycznych substytutów kości (np. cementu kostnego)2,3. Kluczowe znaczenie dla powodzenia podejścia opartego na inżynierii tkankowej ma rusztowanie o określonym zestawie właściwości. Po pierwsze, aby osiągnąć osteointegrację, rusztowanie musi utrzymywać ścisły kontakt z sąsiednią tkanką kostną4. Rusztowanie powinno być również osteokondukcyjne, co pozwala na migrację komórek, dyfuzję składników odżywczych i odkładanie się tkanek nowotworowych4,5. Takie zachowanie jest zwykle osiągane za pomocą biodegradowalnych rusztowań wykazujących wysoce połączoną morfologię porów. Wreszcie, rusztowanie powinno być bioaktywne, aby sprzyjać integracji i wiązaniu z otaczającą tkanką kostną5.
Tutaj prezentujemy protokół przygotowania rusztowania inżynierii tkankowej o tych właściwościach. Co ważne, rusztowanie to wykazuje zdolność do "samodopasowywania się" do nieregularnych defektów CMF ze względu na zachowanie pamięci kształtu6. Wiadomo, że termoczułe polimery z pamięcią kształtu (SMP) zmieniają kształt pod wpływem ciepła7,8. SMP składają się z "punktów sieciowych" (tj. chemicznych lub fizycznych wiązań poprzecznych), które określają trwały kształt, oraz "segmentów przełączających", które utrzymują tymczasowy kształt i przywracają stały kształt. Segmenty przełączające wykazują temperaturę przemiany termicznej (Ttrans) odpowiadającą przemianie szklistej (Tg) lub przemianie stopionej (Tm) polimeru. W rezultacie, SMP mogą być sekwencyjnie deformowane do kształtu tymczasowego w T > Ttrans, utrwalane w kształcie tymczasowym w T < Ttrans i odzyskiwane do trwałego kształtu w T > Ttrans. W ten sposób rusztowanie SMP może osiągnąć "samodopasowanie" w obrębie wady CMF w następujący sposób6. Po wystawieniu na działanie ciepłej soli fizjologicznej (T > Ttrans) rusztowanie SMP stałoby się plastyczne, co pozwoliłoby na ręczne wciśnięcie ogólnie przygotowanego cylindrycznego rusztowania w nieregularną wadę, przy czym odzyskiwanie kształtu sprzyja rozszerzaniu się rusztowania do granicy wady. Po schłodzeniu (T < Ttrans) rusztowanie powróciłoby do swojego stosunkowo bardziej sztywnego stanu, z niestałością kształtu zachowującą swój nowy tymczasowy kształt w obrębie defektu. W tym protokole rusztowanie SMP jest przygotowywane z polikaprolaktonu (PCL), biodegradowalnego polimeru intensywnie badanego pod kątem regeneracji tkanek i innych zastosowań biomedycznych9-11. W przypadku pamięci kształtu, TM PCL służy jako Ttrans i waha się od 43 do 60 ºC, w zależności od masy cząsteczkowej PCL12. W tym protokole Ttrans (tj. Tm) rusztowania wynosi 56,6±0,3 ºC6.
W celu osiągnięcia osteoprzewodnictwa, opracowano protokół do tworzenia rusztowań SMP opartych na PCL z wysoce połączonymi porami, opartych na metodzie wymywania cząstek stałych metodą odlewania rozpuszczalnikiem (SCPL)6,13,14. Diakrylan polikaprolaktonu (PCL-DA) (Mn = ~ 10 000 g/mol) został wykorzystany do umożliwienia szybkiego, fotochemicznego sieciowania i rozpuszczony w dichlorometanie (DCM), aby umożliwić odlewanie rozpuszczalnikiem na matrycy solnej. Po utwardzeniu fotochemicznym i odparowaniu rozpuszczalnika, matryca soli została usunięta przez wypłukanie do wody. Średnia wielkość soli reguluje wielkość porów rusztowania. Co ważne, matryca soli została stopiona z wodą przed odlaniem rozpuszczalnikiem, aby uzyskać wzajemne połączenie porów.
Bioaktywność została przekazana rusztowaniu SMP poprzez tworzenie in situ powłoki polidopaminowej na ściankach porów6. Bioaktywność jest często wprowadzana do rusztowań poprzez włączenie wypełniaczy szklanych lub szklano-ceramicznych15. Mogą one jednak powodować niepożądane kruche właściwości mechaniczne. Wykazano, że dopamina tworzy przylegającą, cienką warstwę polidopaminy na różnych podłożach16-19. W tym protokole rusztowanie SMP poddano lekko zasadowemu roztworowi dopaminy (pH = 8,5) w celu utworzenia nanogrubej powłoki polidopaminy na wszystkich powierzchniach ścian porów6. Oprócz zwiększania hydrofilowości powierzchni w celu poprawy adhezji i rozprzestrzeniania się komórek, wykazano, że polidopamina jest bioaktywna pod względem tworzenia hydroksyapatytu (HAp) po ekspozycji na symulowany płyn ustrojowy (SBF)18,20,21. W ostatnim etapie rusztowanie powlekane jest poddawane obróbce cieplnej w temperaturze 85 ºC (T >T trans), co prowadzi do zagęszczenia rusztowania. Wcześniej zauważono, że obróbka cieplna jest niezbędna dla zachowania pamięci kształtu rusztowania, być może ze względu na reorganizację domen krystalicznych PCL w celu zbliżenia się do bliższej odległości14.
Dodatkowo opisujemy metody charakteryzowania zachowania samodopasowania w obrębie nieregularnego defektu modelu, zachowania pamięci kształtu w kategoriach kontrolowanych przez szczep cykliczno-termicznych testów mechanicznej kompresji (tj. odzyskiwania kształtu i stałości kształtu), morfologii porów i bioaktywności in vitro. Przedstawiono również strategie dostosowywania właściwości rusztowań.

<table><tbody><tr><td>Polikaprolakton-diol (Mn ~ 10 000 g/mol)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440752</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorometan (DCM)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D65100</td><td>Suszone na sitach molekularnych</td></tr><tr><td>4-dimetyloaminopirydyna (DMAP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D5640</td><td></td></tr><tr><td>Trietyloamina (Et3N)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek akrylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A24109</td><td></td></tr><tr><td>Octan etylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>319902</td><td></td></tr><tr><td>Węglan potasu (K2CO3)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209619</td><td></td></tr><tr><td>Bezwodny siarczan magnezu (MgSO4)</td><td>Fisher</td><td>M65</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek sodu (NaCl)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>2,2-dimetoksy-2-fenyl acetofenon (DMP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>196118</td><td></td></tr><tr><td>1-winylo-2-pirolidynon (NVP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>V3409</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459844</td><td></td></tr><tr><td>Chlorowodorek dopaminy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H8502</td><td></td></tr><tr><td>Bufor Tris (2mol/L)</td><td>Fisher</td><td>BP1759</td><td>Stosowany przy stężeniu 10 mM, pH = 8,5</td></tr><tr><td>Sito</td><td>VWR</td><td>47729-972</td><td></td></tr><tr><td>Oświetlacz UV (365 nm, 25 W)</td><td>UVP</td><td>95-0426-02</td><td></td></tr><tr><td>Wirówka</td><td>Eppendorf</td><td>5810 R</td><td></td></tr><tr><td>Dynamiczny analizator mechaniczny (DMA)</td><td>TA Instruments</td><td>Q800</td><td></td></tr><tr><td>Powlekarka do napylania o wysokiej rozdzielczości</td><td>Cressington</td><td>208HR</td><td></td></tr><tr><td>Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)</td><td>FEI</td><td>Quanta 600</td><td></td></tr></tbody></table>

produkcja bioaktywnego, opartego na pcl "samodopasowanego" rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu

Fabrication of a Bioactive, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Scaffold

Inżynieria tkankowa została zbadana jako alternatywna strategia leczenia krytycznych ubytków kostno-szczękowo-twarzowych (CMF). Zasadnicze znaczenie dla powodzenia tego podejścia ma rusztowanie, które jest w stanie zmieścić się w nieregularnym defektu, a jednocześnie ma wymaganą biodegradowalność, wzajemne połączenia porów i bioaktywność. Ze względu na swoje właściwości odzyskiwania kształtu i trwałości, rusztowania z polimeru z pamięcią kształtu (SMP) mogą osiągnąć "samodopasowanie" wady. W ten sposób, po wystawieniu na działanie ciepłej soli fizjologicznej (~60 ºC), rusztowanie SMP stałoby się plastyczne, co pozwoliłoby na ręczne wciśnięcie go w nieregularną wadę. Późniejsze schłodzenie (~37 ºC) przywróciłoby rusztowanie do stosunkowo sztywnego stanu w obrębie defektu. Aby spełnić te wymagania, w niniejszym protokole opisano przygotowanie rusztowań SMP przygotowanych za pomocą fotochemicznego utwardzania biodegradowalnego diakrylanu polikaprolaktonu (PCL-DA) przy użyciu metody wymywania cząstek stałych przez odlewanie rozpuszczalnikiem (SCPL). Stopiony szablon soli jest wykorzystywany do uzyskania wzajemnych połączeń porów. Aby uzyskać bioaktywność, na powierzchnię ścian porów rusztowania nakłada się powłokę polidopaminową. Opisano również charakterystykę zachowań związanych z pamięcią samodopasowania i kształtu, wzajemnych połączeń porów i bioaktywności in vitro.

Otrzymane rusztowanie SMP na bazie PCL jest zdolne do samoczynnego dopasowania się do modelowego defektu CMF (Rysunek 2). Po krótkiej ekspozycji na ciepłą sól fizjologiczną (~60 °C), cylindryczne rusztowanie mięknie, co pozwala na jego ręczne wciśnięcie i rozszerzenie wewnątrz modelowego defektu. Po ochłodzeniu do RT, rusztowanie utrwala swój nowy tymczasowy kształt, który zostaje zachowany po wyjęciu z defektu.
Właściwości pamięci kształtu rusztowania SMP są ilościowo określa...

Interesujące są rusztowania zdolne do dopasowania się do ubytków kostnych czaszkowo-szczękowo-twarzowych (CMF), wykazując jednocześnie osteoprzewodnictwo i bioaktywność. Protokół ten opisuje przygotowanie rusztowania z pamięcią kształtu na bazie dikrylanu polikaprolaktonu (PCL-DA) przy użyciu metody odlewania rozpuszczalnikiem i ługowania cząstek stałych (SCPL) z wykorzystaniem stopionej matrycy solnej i nałożeniu bioaktywnej powłoki polidopaminowej .

Produkcja bioaktywnego, opartego na PCL "samodopasowanego" rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to ...

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest wytworzenie rusztowania z polimeru z pamięcią kształtu (SMP), które jest zdolne do samoczynnego dopasowania się do nieregularnego ubytku w obrębie twarzoczaszki, aby promować osteointegrację i gojenie tkanek kostnych. Osiąga się to poprzez uprzednie utworzenie spiekanego szablonu solnego przy użyciu odlewania z rozpuszczalnika i fotochemicznego utwardzania diakrylanu polikaprolaktonu. Na szablonie solnym formowane jest rusztowanie o wysokim stopniu wzajemnie połączonej porowatości, niezbędnej dla przewodnictwa kostnego.W drugim kroku rusztowanie jest powlekane polidopaminą, która zapewnia bioaktywność. Następnie rusztowanie jest traktowane ciepłym roztworem soli fizjologicznej, co umożliwia jego dopasowanie metodą prasową do nieregularnego modelu. Otrzymane wyniki defektów wykazują samopodpasowanie, słabą spójność wewnętrzną oraz bioaktywność na podstawie wyników dopasowania prasowego, obrazowania za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz tworzenia hydroksyapatytu in vitro.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak autoszczepienie, jest to, że uzyskane dopasowanie kształtu krytycznie wspiera osteointegrację i gojenie kości. Procedurę tę demonstruje Lindsey Nail, doktorantka prowadząca badania w moim laboratorium. Aby rozpocząć przygotowanie rusztowania, najpierw przesiej chlorek sodu przez sito o oczkach 425 micron i przenieś 1,8 grama substancji do trzech litrowej szklanej fiolki; następnie powoli dodaj do fiolki 146 miligramów wody dejonizowanej, mieszając za pomocą metalnej szpatułki.Po każdym dodaniu zakręć fiolkę, owiń ją chusteczką i umieść pionowo w probówce do wirowania. Wirowaj probówkę przez 15 minut, a następnie odkręć zakrętkę i pozostaw roztwór do wyschnięcia na powietrzu przez noc. Po zsyntezowaniu P-C-L-D-A zgodnie z opisem w protokole tekstowym, przygotuj w szklanej fiolce roztwór maceracyjny zawierający 150 mg P-C-L-D-A na mililitr chlorometanu, zakręć fiolkę, owiń ją folią i mieszaj w wstrząsarze wortex przez jedną minutę.Następnie przygotuj roztwór inicjatora światła zawierający 115 mg DMP w 1 ml 1-winyl-2-pyrolidonu w szklanej probówce. Ponownie zakręć probówkę, owiń ją folią i mieszaj na wortexie przez jedną minutę. Pipetą dodaj roztwór inicjatora światła do roztworu macerującego, aby uzyskać mieszaninę o stężeniu 15% objętościowo, a następnie mieszaj probówkę na wortexie przez jedną minutę.Następnie owiń folią fiolkę zawierającą rusztowanie solne i dodaj mieszaninę maceracyjną z fotoinicjatorem, aż sól zostanie całkowicie pokryta. Zamknij fiolkę zakrętką, owiń ją chusteczką i umieść pionowo w probówce do wirowania. Wiruj probówkę przez 10 minut.Następnie należy usunąć folię, odkręcić nakrętkę z fiolki i naświetlać roztwór światłem ultrafioletowym przez trzy minuty. Po tym czasie należy pozostawić roztwór do wyschnięcia na powietrzu przez noc, a następnie naciąć i przełamać szkło, aby usunąć górną część fiolki za pomocą pęsety. Przenieść rusztowanie do roztworu wody i etanolu w stosunku jeden do jednego na cztery dni, wymieniając roztwór codziennie.Na koniec wyjmij rusztowanie SMP i pozostaw do wysuszenia na powietrzu przez noc. Aby nałożyć powłokę z polidopaminy, należy najpierw włożyć igłę o rozmiarze 20 G do połowy wysokości rusztowania SMP, a następnie owinąć drutem nasadę igły. Zanurz rusztowanie w 200 mililitrach mieszanego roztworu dopaminy, utrzymując nasadę igły nad roztworem poprzez przymocowanie drutu do krawędzi zlewki.Następnie należy włożyć strzykawkę do piasty igły i odciągnąć tłok, aby usunąć powietrze z rusztowania. Po całkowitym odpowietrzeniu pozostawić rusztowanie zanurzone przez 16 godzin. Wyjąć rusztowanie z roztworu i usunąć igłę.Następnie opłucz rusztowanie wodą dejonizowaną i susz je w suszarce próżniowej w temperaturze pokojowej przez 24 godziny. Umieść rusztowanie w suszarce w temperaturze 85 °C na jedną godzinę. Na koniec wyjmij rusztowanie i poczekaj, aż ostygnie do temperatury pokojowej.Najpierw przygotuj model defektu, wykonując w arkuszu sztywnego tworzywa o grubości 5 mm nieregularny otwór o średnicy średnio około 6 mm. Następnie zanurz rusztowanie SMP w zlewce z wodą dejonizowaną o temperaturze około 60 °C na dwie minuty. Sprawdź, czy rusztowanie wyraźnie zmiękło, manipulując jego kształtem za pomocą pęsety.Usuń zmiękczone rusztowanie z wody za pomocą pęsety i dociśnij je ręcznie do modelu defektu. Pozostaw rusztowanie do ostygnięcia do temperatury pokojowej, a następnie wyjmij je z modelu defektu. Zaobserwuj nową utrwaloną formę tymczasową, aby ocenić pory, przełączalność oraz rozmiar.Najpierw, używając pęsety, zanurz rusztowanie SMP w ciekłym azocie na jedną minutę. Następnie przełam rusztowanie w poprzek, używając czystej żyletki. W kolejnym kroku zamocuj jedną z połówek rusztowania na stoliku dla próbek, tak aby przełamana powierzchnia była skierowana do góry.Używając taśmy węglowej, napylaj rusztowanie stopem złota i platyny, aż do uzyskania grubości warstwy około 4 nm. Umieść próbkę w SEM, a następnie wykonaj zdjęcie przy napięciu przyspieszającym od 10 do 15 kV. W celu oceny bioaktywności in vitro.Najpierw należy przeciąć cylindryczne rusztowanie SMP na pół w poprzek okrągłej krawędzi, używając czystego ostrza. Jedną połowę rusztowania należy umieścić w probówce zawierającej 30 ml symulowanego płynu ustrojowego, a następnie po 14 dniach umieścić probówkę w stacjonarnej kąpieli wodnej o temperaturze 37 °C. Następnie należy wyjąć rusztowanie z probówki i pozostawić je do wyschnięcia na powietrzu przez 24 godziny.Następnie przymocuj rusztowanie ciętą powierzchnią do góry do stolika mikroskopu elektronowego, używając taśmy węglowej. Następnie napyl nowy rusztowanie stopem złota i platyny do grubości około czterech nanometrów. Podobnie jak wcześniej, umieść próbkę w SEM i wykonaj zdjęcie przy napięciu przyspieszającym od 10 do 15 kilowoltów.Rusztowanie SMP staje się plastyczne po podgrzaniu do 60 °C i może zostać dopasowane do modelu defektu. Po schłodzeniu do temperatury pokojowej rusztowanie SMP zostaje usunięte i zachowuje swój nowy, utrwalony kształt tymczasowy. Na mikrografii z elektronowego mikroskopu skaningowego niepowlekanego rusztowania SMP widoczna jest struktura porów oraz wysoce połączona morfologia.Bioaktywność rusztowania SMP powlekanego polidopaminą jest udowodniona poprzez tworzenie się hydroksyapatytu w porach, co przedstawiono na mikrografii z elektronowego mikroskopu skaningowego. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze rozumieć, jak przygotować bioaktywne, dopasowujące się samoistnie rusztowanie z polimeru z pamięcią kształtu, stosując proces obejmujący odlewanie z rozpuszczalnika nad cząstkami szablonu solnego, wymywanie tych cząstek oraz naniesienie powłoki z polidopaminy.

fabrication-bioactive-pcl-based-self-fitting-shape-memory-polymer

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Elastomeryczne rusztowania PGS z hodowanymi komórkami mięśni gładkich naczyń w bioreaktorze z przepływem pulsacyjnym mogą prowadzić do uzyskania obiecujących konstruktów tętniczych o małej średnicy z produkcją natywnej ECM w stosunkowo krótkim okresie hodowli.

Elastomeryczne rusztowania PGS w inżynierii tkanki tętniczej

Opisano metodę opracowania podłoży do hodowli komórkowych z możliwością zmiany topografii w trakcie hodowli. Metoda ta wykorzystuje inteligentne materiały znane jako polimery z pamięcią kształtu, które mają zdolność zapamiętywania kształtu trwałego. Koncepcja ta jest możliwa do zastosowania w szerokim zakresie materiałów i aplikacji.

Polimery z pamięcią kształtu do aktywnej hodowli komórek

Rusztowania dla inżynierii tkankowej muszą podsumować złożone biochemiczne i biofizyczne mikrośrodowisko niszy komórkowej. W tym miejscu pokazujemy zastosowanie międzyfazowych włókien kompleksowania polielektrolitów jako platformy do tworzenia kompozytowych, wieloskładnikowych rusztowań polimerowych o przedłużonym uwalnianiu biochemicznym.

Rusztowania kompozytowe z międzyfazowych włókien polielektrolitowych do czasowo kontrolowanego uwalniania biomolekuł

Innowacyjna technika biofabrykacji została opracowana w celu inżynierii trójwymiarowych konstrukcji, które przypominają cechy architektoniczne, komponenty i właściwości mechaniczne tkanki in vivo. Technika ta wykorzystuje nowo opracowany materiał protektorowy, kauczuk BSA, który przenosi szczegółowe cechy przestrzenne, odtwarzając architekturę in vivo szerokiej gamy tkanek.

Trójwymiarowa technologia biomimetyczna: nowatorski biokauczuk tworzy zdefiniowane architektury w mikro i makroskali w hydrożelach kolagenowych

Przygotowano rusztowanie do wstrzykiwań inżynierii tkankowej składające się z mikrocząsteczek poli(N-izopropylacrylamidu)-siarczanu chondroityny (PNIPAAm-g-CS)-zawierającego poli(N-izopropylacrylamid). W tym badaniu analizowana jest siła adhezji, właściwości pęcznienia i biokompatybilność in vitro. Opracowane tutaj techniki charakterystyki mogą mieć zastosowanie do innych systemów termożelowania.

Synteza termożelujących kompozytów siarczanowych poli(N-izopropylacyloamidu)-grafto-chondroityny z mikrocząstkami alginianowymi dla inżynierii tkankowej

Ten manuskrypt przedstawia szczegółowy protokół wytwarzania powstającej trójwymiarowej platformy hodowli hepatocytów, odwróconego koloidalnego kryształowego rusztowania oraz towarzyszących technik oceny zachowania hepatocytów. Kontrolowane pory o kontrolowanej wielkości, wzajemne połączenia i zdolność do koniugacji białek macierzy zewnątrzkomórkowej z rusztowaniem z poli(glikolu etylenowego) (PEG) zwiększają wydajność komórek Huh-7,5.

Wytwarzanie rusztowania z poli(glikolu etylenowego) z odwróconego koloidalnego kryształu: trójwymiarowa platforma do hodowli komórek do inżynierii tkankowej wątroby

W tej pracy, rusztowania z poli(kwasu mlekowego)/glikolu polietylenowego (PLA/PEG) zostały przygotowane przy użyciu kombinacji mieszania stopionego i selektywnego ługowania. Omawiana tu metoda pozwoliła na opracowanie rusztowań trójwarstwowych poprzez ścisłą kontrolę zarówno porowatości, jak i wielkości porów. Właściwości mechaniczne oceniano również w środowisku fizjologicznym.

Łatwa i przyjazna dla środowiska metoda wytwarzania rusztowań z poli(kwasu mlekowego) o stopniowanej wielkości porów

Ten protokół służy jako kompleksowa wytyczna do wytwarzania rusztowań za pomocą elektroprzędzenia z polimerami stopionymi w trybie bezpośredniego zapisu. Systematycznie nakreślamy proces i definiujemy odpowiednie ustawienia parametrów w celu osiągnięcia docelowych architektur rusztowań.

Zapis elektroprzędzenia ze stopu trójwymiarowych rusztowań poli(ε-kaprolaktonu) z kontrolowanymi morfologiami do zastosowań w inżynierii tkankowej

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.

Nowatorski proces druku 3D matryc bezkomórkowych

Przedstawiono powtarzalną metodę generowania 3D tkanek mięśnia sercowego, łączących rusztowania polikaprolaktonu (PCL) i hydrożele fibrynowe pochodzące z hiPSC. Technika ta zapewnia precyzyjną kontrolę nad architekturą rusztowania i może być stosowana w przedklinicznych testach leków i modelowaniu chorób serca.

Generowanie 3D ludzkiej tkanki mięśnia sercowego przy użyciu elektroprzędzenia stopionego zapisu rusztowań polikaprolaktonowych i komórek serca pochodzących z hiPSC

Poznaj metodę wytwarzania bioaktywnego rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu do samodopasowania w nieregularnych defektach czaszkowo-twarzowych. Technika obejmuje odlew rozpuszczalnikowy z szablonem solnym, utwardzanie fotochemiczne PCL-DA oraz powlekanie polidopaminą w celu wsparcia osteointegracji i gojenia kości.

Produkcja bioaktywnego, opartego na PCL "samodopasowanego" rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu

Przeglądaj więcej filmów