Fragmentacja hydrożeli luzem i przetwarzanie na granulowane hydrożele do zastosowań biomedycznych

Granulowane hydrożele to ekscytująca nowa klasa biomateriałów o wielu korzystnych właściwościach. Mamy nadzieję, że dzieląc się tymi metodami, możemy zwiększyć dostęp i innowacje w zakresie granulowanych hydrożeli do zastosowań biomedycznych. Technika ta jest prosta, tania, łatwo adaptowalna do wielu substancji chemicznych i może być wdrożona w praktycznie każdym laboratorium.

Załaduj 3-mililitrową strzykawkę roztworem prekursora hydrożelu. Wyjąć tłok z tyłu pustej strzykawki o pojemności 3 mililitrów i dodać nasadkę końcówki do górnej części cylindra strzykawki. Użyj pipety o pojemności 1 000 mikrolitrów, aby przenieść roztwór prekursora hydrożelu do cylindra strzykawki z nasadką końcówki.

Trzymać cylinder strzykawki z roztworem prekursora hydrożelu w jednej ręce, z końcówką skierowaną w dół i otwartym końcem cylindra skierowanym do góry. Umieścić tłok strzykawki z powrotem w otworze z tyłu cylindra strzykawki. Delikatnie wepchnąć tłok strzykawki do cylindra na tyle, aby uszczelnić otwór z tyłu cylindra strzykawki, ostrożnie przytrzymując tłok i cylinder strzykawki razem, aby upewnić się, że tylna część cylindra strzykawki jest uszczelniona tłokiem.

Odwrócić strzykawkę w taki sposób, aby tłok był skierowany w dół, a nasadka końcówki była skierowana do góry. Zdjąć nasadkę końcówki i delikatnie wepchnąć tłok do cylindra strzykawki, aż całe powietrze zostanie usunięte ze strzykawki. Ponownie założyć nasadkę końcówki na strzykawkę.

Upewnij się, że roztwór prekursora hydrożelu jest zabezpieczony w 3-mililitrowej strzykawce z nasadką z końcówką. Upewnij się, że podjęto odpowiednie środki ochrony osobistej i środki bezpieczeństwa przed włączeniem UV lamp. Umieść 3-mililitrową strzykawkę wypełnioną roztworem prekursora hydrożelu pod lampą utwardzania punktowego UV na żądany czas, aby w pełni usieciować foto

Wyłączyć lampę UV i wyjąć strzykawkę. Upewnij się, że hydrożel jest teraz fotousieciowany w strzykawce. Wyjąć tłok z tyłu pustej strzykawki o pojemności 3 mililitrów.

Przymocuj nasadkę końcówki do luer-locka. Zdjąć nasadkę końcówki ze strzykawki zawierającej usieciowany fotożel luzem. Wyrównać górną część strzykawki z hydrożelem z otworem cylindra na pustej strzykawce.

Wytłacz hydrożel luzem przez otwór strzykawki do cylindra pustej strzykawki. Trzymaj strzykawkę zawierającą wytłaczany hydrożel tak, aby nasadka końcówki była skierowana w dół, a otwór lufy był skierowany do góry. Za pomocą pipety o pojemności 1 000 mikrolitrów dodaj 1,5 mikrolitra PBS do cylindra strzykawki.

Wyrównać tłok strzykawki z otworem cylindra, ledwo wciskając tłok na tyle, aby uzyskać uszczelnienie. Odwrócić strzykawkę tak, aby tłok był skierowany w dół, a nasadka końcówki skierowana do góry, upewniając się, że tłok i cylinder strzykawki są trzymane razem na miejscu, tak aby nie wyciekał hydrożel lub PBS. Odwróć wiele razy, aby wymieszać rozdrobniony hydrożel z dodanym PBS.

Trzymać strzykawkę w taki sposób, aby nasadka końcówki była skierowana do góry, a tłok do dołu. Zdejmij nasadkę końcówki. Bardzo delikatnie popchnąć tłok do góry, aby usunąć powietrze z wnętrza strzykawki.

Wyciśnij rozdrobniony roztwór hydrożelu przez szereg igieł, aby utworzyć rozdrobnione mikrożele. Przymocować igłę o końcówce w rozmiarze 18 do górnej części strzykawki zawierającej rozdrobniony hydrożel i PBS. Wyjąć tłok ze świeżej strzykawki o pojemności 3 mililitrów i przymocować nasadkę końcówki do pustego cylindra strzykawki.

Wytłacz rozdrobniony roztwór hydrożelu przez igłę o rozmiarze 18 do tylnej części pustego cylindra strzykawki. Wyrzuć pustą strzykawkę i igłę do odpowiedniego strumienia odpadów ostrych narzędzi. Powtórz wytłaczanie roztworu hydrożelu za pomocą igły o rozmiarze 23, 27 i 30G.

Na ostatnim etapie wytłaczania wyciśnij rozdrobniony roztwór mikrożelu do probówek mikrowirówek. Przemyć i odizolować rozdrobnioną zawiesinę mikrożelu. Za pomocą mikrowirówki odwirować rozdrobniony roztwór mikrożelu na 5 000 razy g przez 5 minut.

Użyć pipety, aby usunąć supernatant. Dodaj 1 mililitr PBS do każdej probówki mikrowirówki zawierającej rozdrobnione mikrożele i wiruj przez 5 do 10 sekund. Połącz 20 mikrolitrów rozdrobnionej zawiesiny mikrożelu ze 180 mikrolitrami PBS, aby utworzyć rozcieńczoną rozdrobnioną zawiesinę mikrożelu.

Wirować, aby dokładnie wymieszać. Przenieść 50 mikrolitrów rozcieńczonej zawiesiny mikrożelu na szklane szkiełko mikroskopowe. Użyj mikroskopu epifluorescencyjnego, aby uzyskać obrazy znakowanych fluorescencyjnie mikrożeli przy 4- lub 10-krotnym powiększeniu.

Zadżem rozdrobnione mikrożele za pomocą filtracji próżniowej. Zmontuj i przetestuj próżniowe urządzenie filtrujące. Zabezpiecz lejek Buchnera w kolbie filtracyjnej.

Użyj rurki, aby podłączyć kolbę filtra do przewodu próżniowego. Umieść filtr membranowy w kubku lejkowym Bucknera. Włącz przewód podciśnieniowy, otwierając zawór zegarowy.

Sprawdzić połączenie, pipetując około 0,5 mililitra PBS na filtr membranowy i obserwować, czy cały PBS przechodzi przez filtr i zbiera się na dnie kolby filtracyjnej. Po włączeniu przewodu próżniowego i upewnieniu się, że jest całkowicie szczelny, należy zmieszać rozdrobniony roztwór mikrożelu. Za pomocą pipety o pojemności 1 000 mikrolitrów przenieś rozdrobniony roztwór mikrożelu na filtr membranowy.

Odczekaj około 30 sekund, aż próżnia wyciągnie PBS z roztworu mikrożelu. Wyłącz przewód próżniowy. Zaopatrzyć się w świeżą strzykawkę o pojemności 3 mililitrów i usunąć tłok.

Za pomocą metalowej szpatułki nabrać rozdrobniony granulowany hydrożel z filtra i przenieść go do tylnej części pustego cylindra strzykawki. Umieścić tłok z powrotem w strzykawce. Załaduj rozdrobniony granulowany hydrożel do strzykawki i jest on gotowy do użycia.

Zdejmij nasadkę końcówki i zastąp ją wybraną igłą. Załadować strzykawkę do wybranej platformy drukującej. Załaduj przygotowany plik G-code z fazy planowania do oprogramowania do druku 3D.

Przejdź do panelu Podgląd wydruku i naciśnij przycisk Drukuj. Jak tylko osadzanie drukowania zostanie zakończone, wystaw rozdrobnione granulowane konstrukcje hydrożelowe na działanie światła UV w celu fotosieciowania i stabilizacji. W wyniku fragmentacji przez wytłaczanie uzyskuje się mikrożele o postrzępionych kształtach wielokątów o średnicach od 10 do 300 mikrometrów.

Okrągłość waha się od 0,2 do prawie 1, a współczynnik proporcji waha się od 1 do 3. Parametry te opisują nieregularne i postrzępione kształty mikrożelu powstałe w procesie rozdrobnienia. Po upakowaniu razem za pomocą wirowania lub filtracji sterowanej próżnią, zmontowany granulowany hydrożel jest rozrzedzany ścinaniem i samoregenerujący.

Rozdrobniony granulowany hydrożel ma wysoką wierność kształtu i integralność mechaniczną jak na hydrożel do wstrzykiwań. Oprócz stosowania rozdrobnionych granulowanych hydrożeli do druku 3D, systemy te mogą być również używane jako platformy do hodowli komórkowych in vitro, a także systemy iniekcyjne do naprawy tkanek i dostarczania leków. Te proste i tanie metody zapewniają korzyści płynące z granulowanych biomateriałów hydrożelowych większej liczbie badaczy, umożliwiając zwiększony dostęp do wytwarzania granulowanych hydrożeli, a także innowacje w dziedzinie biomateriałów.