Name: Łatwa i przyjazna dla środowiska metoda wytwarzania rusztowań z poli(kwasu mlekowego) o stopniowanej wielkości porów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 46 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania trójwarstwowych rusztowań PLA/PEG o stopniowanej porowatości dla inżynierii tkankowej. Technika łączenia stopionego i selektywnego wymywania umożliwia precyzyjną kontrolę wielkości porów bez użycia toksycznych rozpuszczalników.

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

Ta praca była wspierana finansowo przez INSTM.

1. Wytwarzanie rusztowania
<ol>
	<li>Rozmień NaCl w blenderze laboratoryjnym przez 20 min, a następnie wysusz na grzejniku w temperaturze 10 °C.</li>
	<li>Umieść wysuszony NaCl (porcjami po 45 g) w maszynie przesiewającej na 30 minut przy najwyższej dostępnej częstotliwości, unikając rezonansu. Zbierz sześć frakcji soli w zakresach: od 50 µm do 10 µm (M 50); od 30 µm do 500 µm (M 300); od 10 µm do 20 µm (M 10); od 90 µm do 10 (M 90); od 45 µm do 65 µm (M 45) oraz na koniec M 10 z cząstkami soli o rozmiarze mniejszym niż 45 µm, zgodnie ze schematem na Rysunku 1.</li>
	<li>Wszystkie materiały wysusz w próżni przez noc, aby zapobiec hydrolitycznemu rozszczepieniu podczas przetwarzania. Dla każdego materiału dobierz temperaturę tak, aby zmaksymalizować stopień wysuszenia, nie przekraczając – w przypadku polimerów – temperatury przejścia szklistego. W związku z tym wybierz T = 90 °C dla PLA, T = 25 °C dla PEG oraz T = 105 °C dla NaCl.</li>
	<li>Wprowadź PLA, PEG i NaCl o składzie procentowym masy odpowiednio 20/5/75 do mieszalnika okresowego pracującego przy T = 190 °C i n = 60 rpm, a następnie przetwarzaj do momentu uzyskania stałej wartości momentu obrotowego, co zazwyczaj następuje po około 10 minutach. Następnie szybko pobierz otrzymany materiał.</li>
	<li>Przygotuj monowarstwy za pomocą prasy laboratoryjnej pracującej w temperaturze 210 °C; umieść mieszaniny w odpowiednich formach cylindrycznych o średnicy 10 mm i wysokości 3 mm, a następnie utrzymuj przez 60 s pod ciśnieniem atmosferycznym i przez 3 minuty pod ciśnieniem 180 bar. Po tym czasie schłodź mieszaniny w temperaturze pokojowej, utrzymując ciśnienie 180 bar.</li>
	<li>Montaż trzech warstw metodą prasowania kompresyjnego
	<ol>
		<li>Przygotuj każdą pojedynczą warstwę w ten sam sposób, który opisano w punkcie (1.5), ale przy użyciu innych form, tj. o średnicy 10 mm i wysokości 1 mm. W końcowym etapie uzyskaj 6 dysków o średnicy 10 mm i wysokości 1 mm, zawierających sześć różnych rozmiarów cząstek: M 50, M 300, M 10,</li>
		<li>Aby zmontować trójwarstwowe rusztowanie A (TLS A), ułóż warstwy M 50, M 30 i M 10 w formach cylindrycznych i poddaj je prasowaniu kompresyjnemu w prasie laboratoryjnej pracującej w temperaturze 210 °C przez 60 s pod ciśnieniem atmosferycznym i przez 3 minuty pod ciśnieniem 180 bar, a następnie schłodź w temperaturze pokojowej, utrzymując ciśnienie 180 bar. 
		UWAGA: Przygotuj TSL B, układając jedna na drugiej warstwy M 90, M 45 i M 10 w tych samych formach i przeprowadzając operację prasowania kompresyjnego zgodnie z procedurą zastosowaną dla TLS A.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyjmij dyski z form cylindrycznych i umieść je w kąpieli z wrzącej wody odmineralizowanej, bez mieszania. Po 3 h wyjmij powstałe struktury porowate z kąpieli i pozostaw do wyschnięcia na 12 h w temperaturze pokojowej w dygestorium.</li>
</ol>
2. Analiza morfologiczna
<ol>
	<li>Ocenić morfologię rusztowań za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.
	<ol>
		<li>Przełamać próbki w ciekłym azocie, a następnie przymocować je do aluminiowego wspornika za pomocą przewodzącej taśmy węglowej. Na koniec, przed obrazowaniem, napylić złoto przez 90 s w atmosferze argonu, aby uniknąć wyładowań elektrostatycznych podczas badania.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Wielkość porów rusztowania
<ol>
	<li>Przetwórz obrazy uzyskane w analizie SEM za pomocą oprogramowania do przetwarzania obrazów zdolnego do rozpoznawania rozkładu wielkości porów rusztowania. 
	UWAGA: W niniejszej pracy analiza rozkładu wielkości porów została przeprowadzona przy użyciu oprogramowania opartego na środowisku MATLAB, opisanego wcześniej3</li>
</ol>
4. Porowatość
<ol>
	<li>Zważyć próbki przed ługowaniem i ocenić teoretyczną porowatość zgodnie z następującym wzorem: 
	<img alt="Teoretyczne równanie porowatości, wzór na gęstość materiału i analiza porowatości." src="/files/ftp_upload/54595/54595eq1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 1"> 
	UWAGA: mNaCl, mPEG i mPLAstanowią odpowiednio teoretyczną masę NaCl, PEG i PLA, przy założeniu jednorodnych mieszanin. Gęstości (ρ) NaCl, PEG i PLA wynoszą odpowiednio 2,16 g/cm3, 1,12 g/cm³3 e 1,24 g/cm³3.</li>
	<li>Zważ próbki po ługowaniu i suszeniu w celu oceny ich gęstości pozornej (ρrusztowanie), a następnie oceniać rzeczywistą porowatość jako odwrotność stosunku gęstości pozornej rusztowania do gęstości nieporowatego PLA, korzystając z wyrażenia (2). 
	UWAGA: Określa ono stosunek objętości pustej przestrzeni rusztowania do objętości całkowitej rusztowania (przestrzeni pustej + pełnej). 
	<img alt="Wzór na obliczanie porowatości wykazujący stosunek gęstości rusztowania; równanie edukacyjne z zakresu inżynierii materiałowej." src="/files/ftp_upload/54595/54595eq2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 2"></li>
</ol>
5. Właściwości mechaniczne
<ol>
	<li>Przetestuj próbki w trybie ściskania za pomocą maszyny z wytrzymałością na rozciąganie, wyposażonej w ogniwo obciążeniowe 1 kN. Ustaw stałą prędkość odkształcania na poziomie 1 mm min-1.</li>
	<li>Aby zbadać właściwości mechaniczne próbek w środowisku fizjologicznym, wyposaż dynamometr w kąpiel zawierającą (PBS), (pH = 7,4) w temperaturze 37 °C i przeprowadź test przy zastosowaniu tej samej konfiguracji, która została opisana w punkcie 5.1.
	<ol>
		<li>Przed każdym pomiarem w środowisku mokrym namocz próbki w PBS w kolbie próżniowej przez 5 min, aby PBS wypełnił wszystkie pory. Następnie pozostaw rusztowania w PBS w temperaturze 37 °C przez 15 min, aby osiągnęły temperaturę zadaną.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznacz wytrzymałość adhezji międzyfazowej (IAS) pomiędzy warstwami TL A i TL B, korzystając z niestandardowego urządzenia do badania wytrzymałości międzyfazowej, podłączonego do maszyny do testów mechanicznych zgodnie z metodą opisaną w literaturze32,34.
	<ol>
		<li>Zamocuj rusztowanie w uchwycie i upewnij się, że jest ono prawidłowo wyrównane z ogniwem obciążeniowym i płytą podstawą maszyny. Przytwierdź próbki rusztowania do aluminiowych trzpieni pomiarowych za pomocą kleju o wysokiej lepkości i umieść je w urządzeniu do testowania.</li>
		<li>W przypadku testu w warunkach mokrych nawodnij próbki w PBS przez 1 h przed badaniem. Użyj ogniwa obciążeniowego 1 kN, przy obciążeniu rozciągającym przyłożonym z prędkością odkształcania 1 mm min-1. 
		UWAGA: Należy wziąć pod uwagę, że zniszczenie może nastąpić albo przy maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie jednej z warstw, albo w wyniku rozwarstwienia na granicach faz. Wyznacz IAS jako maksymalną wytrzymałość z krzywej naprężenie-odkształcenie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Scaffaro, R., Morreale, M., Lo Re, G., Mantia, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((La+Degradation+of+Mater-Bi%C2%AE%2Fwood+flour+biocomposites+in+active+sewage+sludge%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Degradation+and+Stability%22%5BJournal%5D)">La Degradation of Mater-Bi®/wood flour biocomposites in active sewage sludge.</a> Polymer Degradation and Stability. 94 (8), 1220-1229 (2009).</li>
<li>Scaffaro, R., Botta, L., Passaglia, E., Oberhauser, W., Frediani, M., Di Landro, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+different+processing+methods+to+prepare+poly%28lactid+acid%29-hydrotalcite+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Engineering+%26+Science%22%5BJournal%5D)">Comparison of different processing methods to prepare poly(lactid acid)-hydrotalcite composites.</a> Polymer Engineering & Science. 54 (8), 1804-1810 (2014).</li>
<li>Thakur, V. K., Thakur, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+graft+copolymerization+and+applications+of+chitosan%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Sustainable+Chemistry+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Recent advances in graft copolymerization and applications of chitosan: A review.</a> ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2 (12), 2637-2652 (2014).</li>
<li>Thakur, V. K., Thakur, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+green+hydrogels+from+lignin%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Biological+Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Recent advances in green hydrogels from lignin: A review.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 72, 834-847 (2015).</li>
<li>Thakur, V. K., Kessler, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-healing+polymer+nanocomposite+materials%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Self-healing polymer nanocomposite materials: A review.</a> Polymer. 69, 369-383 (2015).</li>
<li>Thakur, V. K., Thakur, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+trends+in+hydrogels+based+on+psyllium+polysaccharide%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cleaner+Production%22%5BJournal%5D)">Recent trends in hydrogels based on psyllium polysaccharide: a review.</a> Journal of Cleaner Production. 82, 1-15 (2014).</li>
<li>Voicu, S. I., Condruz, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sericin+Covalent+Immobilization+onto+Cellulose+Acetate+Membrane+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Sustainable+Chemistry+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Sericin Covalent Immobilization onto Cellulose Acetate Membrane for Biomedical Applications.</a> ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 4 (3), 1765-1774 (2016).</li>
<li>Scaffaro, R., Botta, L., Sanfilippo, M., Gallo, G., Palazzolo, G., Puglia, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+in+the+melt+physical+and+biological+properties+of+poly%28caprolactone%29+and+chlorhexidine+to+obtain+antimicrobial+surgical+monofilaments%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiology+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Combining in the melt physical and biological properties of poly(caprolactone) and chlorhexidine to obtain antimicrobial surgical monofilaments.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 97 (1), 99-109 (2013).</li>
<li>Scaffaro, R., Maio, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+self-assembly+of+a+PEGylated-graphene+aerogel%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Synthesis and self-assembly of a PEGylated-graphene aerogel.</a> Composites Science and Technology. 128, 193-200 (2016).</li>
<li>Scaffaro, R., Botta, L., Gallo, G., Puglia, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Drawing+on+the+Antimicrobial+and+Physical+Properties+of+Chlorhexidine-Compounded+Poly%28caprolactone%29+Monofilaments%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Materials+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Influence of Drawing on the Antimicrobial and Physical Properties of Chlorhexidine-Compounded Poly(caprolactone) Monofilaments.</a> Macromolecular Materials and Engineering. 12 (300), 1268-1277 (2015).</li>
<li>Scaffaro, R., Lopresti, F., et al. Effect of PCL/PEG-Based Membranes on Actinorhodin Production in Streptomyces coelicolor Cultivations. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aScaffaro%2C+R+%22Macromolecular+bioscience%22">Macromolecular bioscience</a>. 16 (5), 686-693 (2016).</li>
<li>Scaffaro, R., Lopresti, F., Botta, L., Rigogliuso, S., Ghersi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melt+Processed+PCL%2FPEG+Scaffold+With+Discrete+Pore+Size+Gradient+for+Selective+Cellular+Infiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Materials+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Melt Processed PCL/PEG Scaffold With Discrete Pore Size Gradient for Selective Cellular Infiltration.</a> Macromolecular Materials and Engineering. 301 (2), 182-190 (2016).</li>
<li>Yousefi, A. -M., Hoque, M. E., Prasad, R. G. S. V., Uth, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+strategies+in+multiphasic+scaffold+design+for+osteochondral+tissue+engineering%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">Current strategies in multiphasic scaffold design for osteochondral tissue engineering: A review.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 103 (7), 2460-2481 (2015).</li>
<li>Gillette, B. M., Rossen, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+extracellular+matrix+structure+in+3D+multiphase+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Engineering extracellular matrix structure in 3D multiphase tissues.</a> Biomaterials. 32 (32), 8067-8076 (2011).</li>
<li>Seidi, A., Ramalingam, M., Elloumi-Hannachi, I., Ostrovidov, S., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gradient+biomaterials+for+soft-to-hard+interface+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Gradient biomaterials for soft-to-hard interface tissue engineering.</a> Acta Biomaterialia. 7 (4), 1441-1451 (2011).</li>
<li>Son, J. S., Kim, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydroxyapatite%2Fpolylactide+biphasic+combination+scaffold+loaded+with+dexamethasone+for+bone+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+-+Part+A%22%5BJournal%5D)">Hydroxyapatite/polylactide biphasic combination scaffold loaded with dexamethasone for bone regeneration.</a> Journal of Biomedical Materials Research - Part A. 99 (4), 638-647 (2011).</li>
<li>Sundararaghavan, H. G., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gradients+with+depth+in+electrospun+fibrous+scaffolds+for+directed+cell+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Gradients with depth in electrospun fibrous scaffolds for directed cell behavior.</a> Biomacromolecules. 12 (6), 2344-2350 (2011).</li>
<li>Zou, B., Liu, Y., Luo, X., Chen, F., Guo, X., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+fibrous+scaffolds+with+continuous+gradations+in+mineral+contents+and+biological+cues+for+manipulating+cellular+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Electrospun fibrous scaffolds with continuous gradations in mineral contents and biological cues for manipulating cellular behaviors.</a> Acta biomaterialia. 8 (4), 1576-1585 (2012).</li>
<li>Nedjari, S., Schlatter, G., Hébraud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thick+electrospun+honeycomb+scaffolds+with+controlled+pore+size%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Letters%22%5BJournal%5D)">Thick electrospun honeycomb scaffolds with controlled pore size.</a> Materials Letters. 142, 180-183 (2015).</li>
<li>Yusong, P., Qianqian, S., Chengling, P., Jing, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+mechanical+properties+of+multilayer+gradient+hydroxyapatite+reinforced+poly%28vinyl+alcohol%29+gel+biomaterial%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+-+Part+B+Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Prediction of mechanical properties of multilayer gradient hydroxyapatite reinforced poly(vinyl alcohol) gel biomaterial.</a> Journal of Biomedical Materials Research - Part B Applied Biomaterials. 101 (5), 729-735 (2013).</li>
<li>Kim, Y. B., Kim, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionally+graded+PCL%2F%CE%B2-TCP+biocomposites+in+a+multilayered+structure+for+bone+tissue+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+A%3A+Materials+Science+and+Processing%22%5BJournal%5D)">Functionally graded PCL/β-TCP biocomposites in a multilayered structure for bone tissue regeneration.</a> Applied Physics A: Materials Science and Processing. 108 (4), 949-959 (2012).</li>
<li>Sudarmadji, N., Tan, J. Y., Leong, K. F., Chua, C. K., Loh, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+the+mechanical+properties+and+porosity+relationships+in+selective+laser-sintered+polyhedral+for+functionally+graded+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Investigation of the mechanical properties and porosity relationships in selective laser-sintered polyhedral for functionally graded scaffolds.</a> Acta biomaterialia. 7 (2), 530-537 (2011).</li>
<li>Molladavoodi, S., Gorbet, M., Medley, J., Kwon, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+microstructure%2C+mechanical+properties+and+cellular+viability+of+poly%28L-lactic+acid%29+tissue+engineering+scaffolds+prepared+by+different+thermally+induced+phase+separation+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+mechanical+behavior+of+biomedical+materials%22%5BJournal%5D)">Investigation of microstructure, mechanical properties and cellular viability of poly(L-lactic acid) tissue engineering scaffolds prepared by different thermally induced phase separation protocols.</a> Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 17, 186-197 (2013).</li>
<li>Oh, S. H., Kim, T. H., Il Im, G., Lee, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+pore+size+effect+on+chondrogenic+differentiation+of+adipose+stem+cells+using+a+pore+size+gradient+scaffold%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Investigation of pore size effect on chondrogenic differentiation of adipose stem cells using a pore size gradient scaffold.</a> Biomacromolecules. 11 (8), 1948-1955 (2010).</li>
<li>Lin, L., Gao, H., Dong, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+regeneration+using+a+freeze-dried+3D+gradient-structured+scaffold+incorporating+OIC-A006-loaded+PLGA+microspheres+based+on+%CE%B2-TCP%2FPLGA%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%3A+Materials+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Bone regeneration using a freeze-dried 3D gradient-structured scaffold incorporating OIC-A006-loaded PLGA microspheres based on β-TCP/PLGA.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 26 (1), 3(2015).</li>
<li>Yoo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+minimal+surface+porous+scaffold+design+using+the+distance+field+and+radial+basis+functions%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+engineering+%26+physics%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous minimal surface porous scaffold design using the distance field and radial basis functions.</a> Medical engineering & physics. 34 (5), 625-639 (2012).</li>
<li>Soon, Y. -M., Shin, K. -H., Koh, Y. -H., Lee, J. -H., Choi, W. -Y., Kim, H. -E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+compressive+strength+of+porous+hydroxyapatite+scaffolds+with+a+functionally+graded+core%2Fshell+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+European+Ceramic+Society%22%5BJournal%5D)">Fabrication and compressive strength of porous hydroxyapatite scaffolds with a functionally graded core/shell structure.</a> Journal of the European Ceramic Society. 31 (1-2), 13-18 (2011).</li>
<li>Scaffaro, R., Lopresti, F., Botta, L., Maio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+behavior+of+Polylactic+acid%2FPolycaprolactone+porous+layered+functional+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanical behavior of Polylactic acid/Polycaprolactone porous layered functional composites.</a> Composites Part B: Engineering. 98, 70-77 (2016).</li>
<li>Halili, A. N., Hasirci, N., Hasirci, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+multilayer+tissue+engineered+meniscus+substitute%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%3A+Materials+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">A multilayer tissue engineered meniscus substitute.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 25 (4), 1195-1209 (2014).</li>
<li>Bai, H., Wang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+gradient+scaffold+from+ice-templating+for+self-seeding+of+cells+with+capillary+effect%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Biomimetic gradient scaffold from ice-templating for self-seeding of cells with capillary effect.</a> Acta Biomaterialia. 20, 113-119 (2015).</li>
<li>Algul, D., Sipahi, H., Aydin, A., Kelleci, F., Ozdatli, S., Yener, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatibility+of+biomimetic+multilayered+alginate-chitosan%2F%CE%B2-TCP+scaffold+for+osteochondral+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Biological+Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Biocompatibility of biomimetic multilayered alginate-chitosan/β-TCP scaffold for osteochondral tissue.</a> International Journal of Biological Macromolecules. 79, 363-369 (2015).</li>
<li>Scaffaro, R., Lopresti, F., Botta, L., Rigogliuso, S., Ghersi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+three-layered+porous+PLA%2FPEG+scaffold+relationship+between+morphology+%2C+mechanical+behavior+and+cell+permeability%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Mechanical+Behavior+of+Biomedical+Materials%22%5BJournal%5D)">Preparation of three-layered porous PLA/PEG scaffold relationship between morphology , mechanical behavior and cell permeability.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 54, 8-20 (2016).</li>
<li>Lo Re, G., Lopresti, F., Petrucci, G., Scaffaro, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+facile+method+to+determine+pore+size+distribution+in+porous+scaffold+by+using+image+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Micron%22%5BJournal%5D)">A facile method to determine pore size distribution in porous scaffold by using image processing.</a> Micron. 76, 37-45 (2015).</li>
<li>Levingstone, T. J., Matsiko, A., Dickson, G. R., O'Brien, F. J., Gleeson, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biomimetic+multi-layered+collagen-based+scaffold+for+osteochondral+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">A biomimetic multi-layered collagen-based scaffold for osteochondral repair.</a> Acta Biomaterialia. 10 (5), 1996-2004 (2014).</li>
<li>Scaffaro, R., Botta, L., Maio, A., Mistretta, M. C., La Mantia, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Graphene+Nanoplatelets+on+the+Physical+and+Antimicrobial+Properties+of+Biopolymer-Based+Nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Effect of Graphene Nanoplatelets on the Physical and Antimicrobial Properties of Biopolymer-Based Nanocomposites.</a> Materials. 9 (5), 351(2016).</li>
<li>Maio, A., Fucarino, R., Khatibi, R., Rosselli, S., Bruno, M., Scaffaro, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+approach+to+prevent+graphene+oxide+re-aggregation+during+the+melt+compounding+with+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">A novel approach to prevent graphene oxide re-aggregation during the melt compounding with polymers.</a> Composites Science and Technology. 119, 131-137 (2015).</li>
<li>Maio, A., Agnello, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rapid+and+eco-friendly+route+to+synthesize+graphene-doped+silica+nanohybrids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Alloys+and+Compounds%22%5BJournal%5D)">A rapid and eco-friendly route to synthesize graphene-doped silica nanohybrids.</a> Journal of Alloys and Compounds. 664, 428-438 (2015).</li>
<li>Maio, A., Giallombardo, D., Scaffaro, R., Piccionello, A. P., Pibiri, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+a+fluorinated+graphene+oxide-silica+nanohybrid%3A+improving+oxygen+affinity%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Synthesis of a fluorinated graphene oxide-silica nanohybrid: improving oxygen affinity.</a> RSC Advances. 6 (52), 46037-46047 (2016).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Pierwszym krytycznym krokiem jest optymalizacja wydajności przesiewania. Wysoka kontrola wielkości cząstek NaCl ma zasadnicze znaczenie dla przygotowania rusztowania o pożądanym rozkładzie wielkości porów. Kolejnym krytycznym krokiem jest uniknięcie pękania cienkich monowarstw PLA podczas ekstrakcji próbki z formy. Analiza przetwarzania obrazu może nie być reprezentatywna dla całego urządzenia.
Podczas prób rozciągania próbka może oderwać się od sprzętu.
Przed etape...

Zainteresowanie biodegradowalnymi polimerami zyskało na znaczeniu w ostatnich latach, zarówno w środowisku akademickim, jak i w przemyśle, ze względu na rosnące obawy dotyczące odpadów z tworzyw sztucznych i zmniejszenie korzystania z nieodnawialnych źródeł1-7. W szczególności biokompatybilne i biodegradowalne polimery syntetyczne są szeroko rozpowszechnione w kilku dziedzinach zastosowań biomedycznych, takich jak kontrolowane uwalnianieleków 8,9, wchłanialne nici do szwów8,10, intensyfikacja bioprocesów11 i inżynieria tkankowa12.
Inżynieria tkankowa skupia się na rozwoju urządzeń zdolnych do przywrócenia i utrzymania normalnego funkcjonowania w chorych lub uszkodzonych tkankach. Większość tkanek natywnych składa się z różnych typów komórek i macierzy zewnątrzkomórkowych (ECM) w określonych hierarchiach przestrzennych. Na przykład chrząstka stawowa (AC) składa się z różnych stref o różnych typach i orientacjach włókien kolagenowych i białek wiążących kolagen. Ponadto chrząstki i kości wykazują istotnie odmienne struktury hierarchiczne. W tym kontekście, przygotowanie wielowarstwowych rusztowań o zmodyfikowanych właściwościach w każdej warstwie może pozwolić na zastąpienie niejednorodnych tkanek poprzez uwzględnienie wszystkich lokalnych mikrośrodowisk tych złożonych systemów13,14.
Na podstawie komórkowych/biologicznych i/lub fizyczno-chemicznych cech rusztowań, główne strategie przyjęte przez inżynierię tkankową można podzielić na jednofazowe, dwufazowe i trójfazowe. Podejścia dwufazowe i trójfazowe (BTA) wykorzystują dwie lub trzy różne architektury porów, materiały lub wypełniacze do przygotowania wielowarstwowych urządzeń funkcjonalnych. Co więcej, pojedynczy materiał może być użyty do uzyskania urządzeń dwufazowych lub trójfazowych, o ile możliwe jest stworzenie gradientu w jego właściwościach fizycznych12.
Migracja komórek odgrywa kluczową rolę w morfogenezie, stanach zapalnych, gojeniu się ran i przerzutach nowotworów. Ruch komórek jest stymulowany przez obecność gradientu właściwości chemiczno-fizycznych od powierzchni do rdzenia urządzenia. W związku z tym biomateriały spełniające wyżej omówione wymagania mogą być pomocne w badaniu migracji komórek. Oprócz gradientów chemicznych, które wywołują migrację komórek (chemotaksja), właściwości mechaniczne substratu hodowli komórkowej mogą również prowadzić do ruchu komórek (mechanotaksja)15.
Wielowarstwowa struktura może również zapewnić regulowane uwalnianie określonych leków zawartych w matrycy polimerowej, poprzez zmianę określonego obszaru warstwy lub ilości załadowanych leków. 
W ciągu ostatniej dekady, w celu opracowania rusztowań posiadających dyskretny lub ciągły gradient właściwości morfologicznych, takich jak porowatość czy wielkość porów, przedstawiono kilka podejść16-31. Najnowsze prace koncentrowały się na przygotowaniu BTA poprzez zastosowanie: ługowania cząstek 12,28,32, techniki spieniania gazowego16, elektroprzędzenia17-19, techniki odlewania warstwa po warstwie 20, szybkiego prototypowania21,22, termicznie indukowanej separacji faz (TIPS)22, wirowania liofilizacji24,25, trzykrotnie okresowych powierzchni minimalnych (TPMS)26, odlewania zamrażalniczego27-30.
W ramach tej pracy przedstawiamy szybką i prostą drogę do uzyskania trójwarstwowych porowatych rusztowań (TLS) na bazie PLA, poprzez połączenie mieszania stopu, formowania tłocznego i ługowania soli. W odróżnieniu od większości technologii powszechnie stosowanych w produkcji rusztowań, przyjętą tu strategię można uznać za w pełni przyjazną dla środowiska, ponieważ nie wymaga ona stosowania toksycznych rozpuszczalników potencjalnie niebezpiecznych dla środowiska oraz żywych komórek i tkanek32. Podstawowe zależności przetwarzanie-struktura-właściwości ustalone w tym badaniu poprzez analizę zarówno cech morfologicznych, jak i zachowania mechanicznego wytwarzanych urządzeń stanowią wskazówkę dla przyszłych postępów w projektowaniu wielofunkcyjnych rusztowań stopniowanych o określonych właściwościach docelowych.

<table><tbody><tr><td>Poli(kwas mlekowy)</td><td>NatureWorks</td><td>PLA 2002D</td><td></td></tr><tr><td>Poli(glikol etylenowy)</td><td>Sigma</td><td>83797-1KG-F</td><td></td></tr><tr><td>Kloryd sodu</td><td>Sigma</td><td>793566-5KG-D</td><td></td></tr><tr><td>Roztwór buforowy fosfatu</td><td>Sigma</td><td>P5368-10PAK</td><td></td></tr><tr><td>Mikser laboratoryjny</td><td>Brabender</td><td>PLE 330 -</td> Prasa laboratoryjna Plasticorder <td></td></tr><tr><td></td><td>Carver</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Skaningowa mikroskopia elektronowa</td><td>Phenom-world</td><td>ProX</td><td></td></tr><tr><td>Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa</td><td>Instron</td><td>3365 (UK)</td><td></td></tr><tr><td>BioPuls Bath</td><td>Instron,</td> przesiewacz Norwood <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Endecotts</td><td>E.V.F.1.</td><td></td></tr><tr><td>Piec próżniowy</td><td>ISCO</td><td>NSV9035</td><td></td></tr><tr><td>Precision Balance</td><td>Sartorius</td><td>AX224</td><td></td></tr></tbody></table>

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

A Facile and Eco-friendly Route to Fabricate Poly(Lactic Acid) Scaffolds with Graded Pore Size

W ostatnich latach rusztowania o stopniu funkcjonalnym (FGS) zyskały kluczową rolę w produkcji urządzeń do inżynierii tkankowej. Znaczenie tej nowej dziedziny badań nad biomateriałami wynika z konieczności opracowania implantów zdolnych do naśladowania złożonej funkcjonalności różnych tkanek, w tym ciągłej zmiany z jednej struktury lub kompozycji na drugą. W tym ostatnim kontekście jednym z tematów budzących największe zainteresowanie jest projektowanie odpowiednich rusztowań dla tkanki stykowej między kością a chrząstką. W tym badaniu trójwarstwowe rusztowania o stopniowanej wielkości porów uzyskano poprzez zmieszanie poli(kwasu mlekowego) (PLA) z tworzywa stopionego chlorku sodu (NaCl) i glikolu polietylenowego (PEG). Rozkład wielkości porów kontrolowano za pomocą granulometrii NaCl i solwatacji PEG. Rusztowania scharakteryzowano pod względem morfologicznym i mechanicznym. Stwierdzono korelację między metodą przygotowania, architekturą porów i zachowaniem mechanicznym przy ściskaniu. Siła adhezji granicy faz została oceniona ilościowo za pomocą specjalnie zaprojektowanego testu wytrzymałości międzyfazowej. Ponadto, w celu naśladowania fizjologii człowieka, przeprowadzono również testy mechaniczne w roztworze soli fizjologicznej buforowanym fosforanami (PBS) w temperaturze 37 °C. Przedstawiona tutaj metoda zapewnia wysoką kontrolę porowatości, rozkładu wielkości porów i wydajności mechanicznej, oferując w ten sposób możliwość wytwarzania rusztowań trójwarstwowych o dostosowanych właściwościach poprzez podążanie prostą i przyjazną dla środowiska trasą.

Wpływ rozmiaru cząstek NaCl na architekturę porów szkieletów oceniano jakościowo i ilościowo poprzez badanie morfologii próbek oraz obliczanie dystrybucji rozmiarów porów za pomocą analizy obrazu. Rycina 2a–f przedstawia mikrografie SEM szkieletów jednowarstwowych otrzymanych w wyniku wyciągania soli z materiałów zawierających cząstki NaCl o różnych rozmiarach.
Szczegółowo, M 500 (Rycina...

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.

Over the recent years, functionally graded scaffolds (FGS) gaineda crucial role for manufacturing of devices for tissue engineering. The importance of ...

Inżynieria tkankowa koncentruje się na opracowywaniu urządzeń zdolnych do przywracania i utrzymywania prawidłowej funkcji w tkankach chorych lub uszkodzonych. Większość tkanek natywnych składa się z różnych typów komórek oraz macierzy pozakomórkowych w specyficznych hierarchiach przestrzennych. Na przykład chrząstka stawowa składa się z różnych stref o zróżnicowanych typach i orientacji włókien kolagenowych oraz białek wiążących kolagen.Główne strategie stosowane w inżynierii tkankowej można podzielić na podejścia monofazowe, bifazowe i trifazowe. Podejścia bifazowe i trifazowe wykorzystują dwie lub trzy różne architektury porów, materiały lub wypełniacze do przygotowania wielowarstwowych urządzeń funkcjonalnych. Pojedynczy materiał może również zostać wykorzystany do stworzenia urządzeń bifazowych lub trifazowych, jeśli możliwe jest wytworzenie gradientu jednej lub więcej właściwości fizycznych.W ramach niniejszej pracy przedstawiono szybką i prostą metodę otrzymywania trójwarstwowego rusztowania porowatego na bazie kwasu polimlekowego. W przeciwieństwie do wielu innych technologii produkcji rusztowań, przyjęta tutaj strategia może być uznana za przyjazną dla środowiska, ponieważ nie wymaga użycia żadnych toksycznych rozpuszczalników, które mogłyby być niebezpieczne dla środowiska oraz żywych komórek w tkankach. W szczególności zaproponowana ścieżka łączy mieszanie w stanie stopionym, formowanie kompresyjne oraz wymywanie soli.Przeprowadzono analizę morfologiczną oraz zbadano właściwości mechaniczne struktur, zwracając szczególną uwagę na zależności między procesem przetwarzania a właściwościami przygotowanych urządzeń. Chlorek sodu mielono w młynku laboratoryjnym przez 20 minut. Następnie chlorek sodu suszono na grzałce w temperaturze 100 °C przed przesianiem w maszynie przesiewającej przez 30 minut przy najwyższej dostępnej częstotliwości, która nie wywoływała rezonansu.Sześć wybranych frakcji obejmowało zakresy od 1 000 mikronów do 500 mikronów, od 500 mikronów do 300 mikronów, od 200 mikronów do 100 mikronów, od 100 mikronów do 90 oraz od 65 do 45, przy czym ostatnia frakcja zawierała cząstki soli o rozmiarze mniejszym niż 45 mikronów. Wszystkie materiały poddano suszeniu próżniowemu przez noc, aby uniknąć hydrolitycznego rozszczepienia podczas przetwarzania: kwas polimlekowy w 90 °C, glikol polietylenowy w 25 °C oraz chlorek sodu w 105 °C. Przed mieszaniem w stanie stopionym kwas polimlekowy, glikol polietylenowy i chlorek sodu zmieszano mechanicznie w zlewce w proporcjach: 20% wagowych dla kwasu polimlekowego, 5% wagowych dla glikolu polietylenowego i 75% wagowych dla chlorku sodu. Następnie materiały wprowadzono do mieszalnika okresowego.Temperaturę ustawiono na 190 °C, a prędkość obrotową rotora na 60 RPM. Materiały przetwarzano do momentu uzyskania stałej wartości momentu obrotowego, co zazwyczaj zajmowało około 10 minut. Następnie mieszaninę wyprowadzono i gwałtownie schłodzono w ciekłym azocie.W celu przygotowania każdej warstwy, mieszaniny poddano prasowaniu w prasie laboratoryjnej w temperaturze 210 °C. Próbki formowano w odpowiedniej formie cylindrycznej o średnicy 10 mm i wysokości 3 mm. Materiały wstępnie podgrzewano przez 60 s pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 210 °C. Następnie zwiększono ciśnienie do 180 bar i utrzymywano je przez trzy minuty. Następnie mieszaniny schłodzono do temperatury pokojowej, utrzymując ciśnienie na poziomie 180 bar.Mieszaniny polimeru z chlorkiem sodu, przygotowane z użyciem soli o różnych rozmiarach cząstek, umieszczono w odpowiedniej formie cylindrycznej o średnicy 10 mm i wysokości 3 mm. Następnie materiały poddano ponownemu prasowaniu przez pięć minut. Bardziej szczegółowo, przygotowano dwa różne rusztowania trójwarstwowe.W jednym przypadku strukturę trójwarstwową uzyskano poprzez łączenie mieszanin wypełnionych chlorkiem sodu o wielkości cząstek w zakresach od 1 000 µm do 500 µm, od 500 µm do 300 µm oraz od 200 µm do 100 µm. Drugie rusztowanie trójwarstwowe otrzymano poprzez łączenie mieszanin wypełnionych chlorkiem sodu o wielkości cząstek w zakresach od 100 µm do 90 µm, od 65 µm do 45 µm, a ostatnią warstwę z cząstkami soli o wielkości mniejszej niż 45 µm. Mieszaniny wyjęto następnie z cylindrycznej formy, zważono i umieszczono we wrzącej wodzie zdemineralizowanej na trzy godziny, bez mieszania.Otrzymane struktury pozostawiono następnie do wyschnięcia na 12 godzin w temperaturze pokojowej pod dygestorium. Ponadto, w celu oceny spójności i absorpcji wody, próbki zważono przed i po suszeniu. Teoretyczną porowatość każdej próbki oceniono zgodnie z następującymi wzorami.Skład mieszaniny został zaprojektowany w celu uzyskania rusztowań o teoretycznej porowatości 70,8%. Porowatość obliczona w pytaniu drugim jest bardzo zbliżona do wartości teoretycznej dla wszystkich typów rusztowań, co pozwala uznać za zasadniczy wniosek, że wszystkie środki porogenne zostały usunięte z urządzeń. Morfologię rusztowań oceniono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Próbki złamano w ciekłym azocie.Następnie preparaty przymocowano do aluminiowego stubu za pomocą przewodzącej taśmy węglowej. Przed badaniami ściskania w środowisku fizjologicznym, próbki wypełniono roztworem soli fizjologicznej (PBS) przy użyciu kolby próżniowej. Metoda ta pozwala na wypełnienie roztworem całej objętości pustek w rusztowaniu.Na koniec przeprowadzono próby rozciągania w celu oceny wytrzymałości adhezji międzywarstwowej. Analiza za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej potwierdziła silny wpływ wielkości cząstek chlorku sodu na architekturę porowatą rusztowania. Ryciny 1a, f przedstawiają obrazy uzyskane za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej rusztowań otrzymanych poprzez wymywanie materiałów wypełnionych solą o różnej granulometrii.Pomiar wielkości porów wykazał, że średnia wielkość porów rusztowania jest w dużej mierze kontrolowana przez wielkość kryształków chlorku sodu wprowadzonych do macierzy polimerowej. W szczególności, rusztowanie otrzymane z mieszaniny zawierającej sól przesianą w zakresie od 1 000 do 500 mikronów wykazało pory o średnicy średniej 500 mikronów, co prawdopodobnie wynika z rozpadu cząsteczek soli o średnicy większej niż 500 mikronów podczas mieszania w stanie stopionym. Jak wyraźnie widać na tej samej rycinie, architektura porów charakteryzuje się niewielką liczbą nieregularnych porów, słabo ze sobą połączonych i otoczonych ściankami o grubości około 10 mikronów.Rysunek 1b przedstawia morfologię rusztowania otrzymanego przy użyciu soli w zakresie od 500 do 300 mikronów. W tym przypadku stwierdzono, że pory wykazują średnicę w tym samym zakresie, co cząsteczki soli dodane podczas mieszania w stanie stopionym, co potwierdza, że w procesie mieszania nie doszło do rozpadu cząsteczek. Ścianki wokół porów okazały się cieńsze, około pięciu mikronów, niż w poprzednim przypadku.Rusztowanie otrzymane przy użyciu soli w zakresie od 200 do 100 mikronów wykazało bimodalną strukturę porowatą, charakteryzującą się heterogenną siecią składającą się z dużych porów o rozmiarach od 100 do 200 mikronów, otoczonych mniejszymi porami. Taka architektura porów zwiększa połączenia między porami oraz ich liczbę w jednostce objętości, choć powoduje drastyczne zmniejszenie grubości ścianek. Morfologia rusztowania otrzymanego przy użyciu soli w zakresie 100, 90 mikronów wykazała mniej więcej sześcienne pory, rozmieszczone homogenicznie w całej matrycy polimerowej.Wewnątrz ścian, które w rzeczywistości wydają się bardzo chropowate, stwierdzono obecność mikroporów wynikających z solwatacji glikolu polietylenowego. Mikrografia z elektronowego mikroskopu skaningowego rusztowania otrzymanego przy użyciu soli w zakresie 45–65 µm wykazała dużą liczbę porów w jednostce objętości, o średnicach od 45 do 765 µm. Ostatecznie, rusztowanie otrzymane przy użyciu soli mniejszych niż 45 µm wykazało najwyższą liczbę porów w jednostce objętości.Architektura porów wykazała średnią wielkość porów wynoszącą około 20 mikronów, przy wysokim stopniu wzajemnych połączeń i bardzo cienkich ściankach o grubości mniejszej niż jeden mikron. Morfologia zmontowanych rusztowań charakteryzowała się trzema wyraźnie odróżnialnymi warstwami o trzech różnych średnich wielkościach porów. Zgodnie z oczekiwaniami, każda warstwa zachowała tę samą architekturę porów po etapach montażu i wymywania.Jak wyraźnie widać, całe urządzenia nie wykazują żadnych wewnętrznych pęknięć ani nieciągłości matrycy pomiędzy poszczególnymi warstwami. Podczas testów ściskania zaobserwowano spadek modułu sprężystości próbek przy jednoczesnym zmniejszeniu ich odpowiedniej średniej wielkości porów. Badania w warunkach wilgotnych spowodowały spadek modułów sprężystości o około 10%. Niemniej jednak ogólne zachowanie mechaniczne urządzeń nie uległo zmianie.Urządzenia trójwarstwowe wykazały moduł sprężystości porównywalny z modułem ich odpowiednio najsłabszej warstwy. Badanie wykazało, że pęknięcie nastąpiło w przybliżeniu w środkowej części najsłabszej warstwy urządzeń trójwarstwowych, w związku z czym nie zaobserwowano procesu delaminacji. Zebrane dane potwierdziły, że wytrzymałość adhezji międzyfazowej była ponad 10 razy większa niż wytrzymałość najsłabszej warstwy, co potwierdza wyniki uzyskane w analizie za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.Podsumowując, w niniejszej pracy opracowano degradowalne rusztowania na bazie kwasu polimlekowego o dyskretnym gradiencie wielkości porów, łącząc mieszanie w stanie stopionym, formowanie przez prasowanie oraz selektywne ługowanie. Urządzenia te wykazują połączoną strukturę porów o porowatości wynoszącej około 70% oraz przewidywalną wielkość porów dzięki kontroli granulometrii chlorku sodu na etapie mieszania w stanie stopionym, co potwierdzono analizą za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Analiza morfologiczna wykazała również, że trójwarstwowe rusztowania charakteryzują się dobrze utrwalonymi warstwami o różnej wielkości porów.Testy wytrzymałości adhezji międzyfazowej wykazały adhezję warstwy I bez delaminacji.

a-facile-eco-friendly-route-to-fabricate-poly-lactic-acid-scaffolds

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

Rusztowania otrzymane metodą elektroprzędzenia mogą być poddawane obróbce po produkcji w celu zastosowania ich w inżynierii tkankowej. W niniejszym opracowaniu opisujemy metody przędzenia złożonych rusztowań (poprzez przędzenie sekwencyjne), tworzenia rusztowań o większej grubości (poprzez nakładanie wielu warstw z wykorzystaniem wyżarzania termicznego lub parowego), zapewniania sterylności (produkcja aseptyczna lub sterylizacja po produkcji) oraz uzyskiwania odpowiednich właściwości...

Obróbka potransprodukcyjna włókien otrzymywanych metodą elektroprzędzenia do inżynierii tkankowej

Tutaj opisujemy unikalną strategię tworzenia biokompatybilnych, warstwowych matryc z ciągłymi interfejsami między różnymi warstwami dla inżynierii tkankowej. Takie rusztowanie może zapewnić idealne, konfigurowalne środowisko do modulowania zachowania komórek za pomocą różnych sygnałów biologicznych, chemicznych lub...

Polimeryzacja wielowarstwowa z gradientem gęstości (DGMP): nowatorska technika tworzenia wielokompartyjnych, konfigurowalnych rusztowań dla inżynierii tkankowej

W tym filmie zademonstrujemy techniki modyfikacji porowatych metalowych implantów w celu poprawy ich funkcjonalności i kontroli migracji komórek. Techniki obejmują opracowywanie gradientów porów w celu kontrolowania ruchu komórek w 3D oraz wytwarzanie naśladowców błony podstawnej w celu kontrolowania ruchu komórek w 2D. Opisano również opartą na HPLC metodę monitorowania integracji implantów in vivo poprzez analizę białek krwi.

Wieloskalowa modyfikacja implantów metalowych z gradientami porów, polielektrolitami i ich pośrednie monitorowanie in vivo

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania elektroprzędzonych rusztowań z nanowłókien o stopniowanej organizacji włókien i badamy ich zastosowania w regulacji morfologii/orientacji komórek. Gradienty w odniesieniu do właściwości fizycznych i chemicznych rusztowań z nanowłókien oferują szeroką gamę zastosowań w dziedzinie biomedycyny.

Rusztowania z nanowłókien elektroprzędzonych z gradacją w organizacji włókien

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

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

Bioaktywne i mechanicznie niezawodne rusztowania metalowe zostały wyprodukowane metodą składającą się z dwóch procesów, dynamicznego odlewania zamrażalnego w celu wytworzenia porowatego Ti oraz powlekania i zagęszczenia rusztowań Ti. Proces zagęszczania jest prosty, skuteczny i ma zastosowanie do wytwarzania rusztowań o stopniu funkcjonalnym.

Produkcja mechanicznie przestrajalnych i bioaktywnych rusztowań metalowych do zastosowań biomedycznych

Trzy kluczowe kroki tego protokołu to: i) opracowanie właściwego składu i konsystencji tuszu hydrożelowego celulozy, ii) drukowanie 3D rusztowań w różnych strukturach porów z dobrą wiernością kształtu i wymiarów oraz iii) demonstracja właściwości mechanicznych w symulowanych warunkach ciała do regeneracji chrząstki.

Drukowane w 3D porowate rusztowania hydrożelowe z celulozy nanokompozytowej

Obecny protokół opisuje wytwarzanie wysoce otwartych porowatych mikrosfer (HOPM) na bazie poli(kwasu mlekowo-ko-glikolowego) za pomocą opartej na pojedynczej emulsji technologii mikroprzepływowej. Mikrosfery te mają potencjalne zastosowania w inżynierii tkankowej i badaniach przesiewowych leków.

Wytwarzanie wysoce otwartych porowatych mikrosfer (HOPM) za pomocą technologii mikroprzepływowej

Poznaj metodę wytwarzania trójwarstwowych rusztowań PLA/PEG o stopniowanej porowatości dla inżynierii tkankowej. Technika łączenia stopionego i selektywnego wymywania umożliwia precyzyjną kontrolę wielkości porów bez użycia toksycznych rozpuszczalników.

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

Przeglądaj więcej filmów