Name: Biodruk 3D fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-30T12:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: Poznaj metodę biodruku 3D fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów w odpowiedzi na sztywność macierzy pozakomórkowej. Technika ta umożliwia modelowanie mechanizmów przewlekłych chorób płuc.

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 chcieliby podziękować Dr. Adamowi Feinbergowi (Carnegie Mellon University) oraz tym, którzy byli gospodarzami warsztatów Open-Source 3D Bioprinting. Osoby te umożliwiły poznanie technik biodruku FRESH i zbudowanie biodrukarki 3D wykorzystywanej w tych badaniach. Dodatkowo autorzy pragną podziękować Biorender.com, który został wykorzystany do stworzenia rycin w tym rękopisie. Praca ta była wspierana przez wiele grup lub źródeł finansowania, w tym Rose Community Foundation (DDH i CMM), Colorado Pulmonary Vascular Disease Research Award (DDH i CMM), National Science Foundation w ramach Award 1941401 (CMM), Departament Armii w ramach Award W81XWH-20-1-0037 (CMM), National Cancer Institute of the NIH w ramach Award R21 CA252172 (CMM), Ludeman Family Center for Women's Health Research na University of Colorado Anschutz Medical Campus (DDH i CMM), Narodowy Instytut Serca, Płuc i Krwi Narodowych Instytutów Zdrowia w ramach nagród R01 HL080396 (CMM), R01 HL153096 (CMM), F31 HL151122 (DDH) i T32 HL072738 (DDH i AT).

Phototunable Bioprinted Hydrogels to Probe Cellular Responses to ECM Stiffening

<ol><li>Ahrens, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+cellular+alignment+in+engineered+cardiac+tissue+via+bioprinting+anisotropic+organ+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Programming cellular alignment in engineered cardiac tissue via bioprinting anisotropic organ building blocks.</a> Advanced Materials. 34 (26), e2200217(2022).</li>
<li>Lin, N. Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renal+reabsorption+in+3D+vascularized+proximal+tubule+models%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Renal reabsorption in 3D vascularized proximal tubule models.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (12), 5399-5404 (2019).</li>
<li>Grigoryan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multivascular+networks+and+functional+intravascular+topologies+within+biocompatible+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels.</a> Science. 364 (6439), 458-464 (2019).</li>
<li>Kang, Y., Datta, P., Shanmughapriya, S., Ozbolat, I. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+of+tumor+models+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting of tumor models for cancer research.</a> ACS Applied Biomaterials. 3 (9), 5552-5573 (2020).</li>
<li>Davis-Hall, D., Thomas, E., Pena, B., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted%2C+phototunable+hydrogel+models+for+studying+adventitial+fibroblast+activation+in+pulmonary+arterial+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted, phototunable hydrogel models for studying adventitial fibroblast activation in pulmonary arterial hypertension.</a> Biofabrication. 15 (1), (2022).</li>
<li>Mirdamadi, E., Tashman, J. W., Shiwarski, D. J., Palchesko, R. N., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FRESH+3D+bioprinting+of+a+full-size+model+of+the+human+heart%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">FRESH 3D bioprinting of a full-size model of the human heart.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 6 (11), 6453-6459 (2020).</li>
<li>Shiwarski, D. J., Hudson, A. R., Tashman, J. W., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+FRESH+3D+printing+as+a+platform+for+advanced+tissue+biofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22APL+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Emergence of FRESH 3D printing as a platform for advanced tissue biofabrication.</a> APL Bioengineering. 5 (1), 010904(2021).</li>
<li>Petrou, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clickable+decellularized+extracellular+matrix+as+a+new+tool+for+building+hybrid+hydrogels+to+model+chronic+fibrotic+diseases+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Clickable decellularized extracellular matrix as a new tool for building hybrid hydrogels to model chronic fibrotic diseases in vitro.</a> Journal of Materials Chemistry B. 8 (31), 6814-6826 (2020).</li>
<li>Hewawasam, R. S., Blomberg, R., Serbedzija, P., Magin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+modification+of+human+decellularized+extracellular+matrix+for+incorporation+into+phototunable+hybrid+hydrogel+models+of+tissue+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Chemical modification of human decellularized extracellular matrix for incorporation into phototunable hybrid hydrogel models of tissue fibrosis.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 15 (12), 15071-15083 (2023).</li>
<li>Saleh, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+hybrid+hydrogels+comprised+healthy+or+diseased+decellularized+extracellular+matrix+to+study+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+and+Molecular+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Engineering hybrid hydrogels comprised healthy or diseased decellularized extracellular matrix to study pulmonary fibrosis.</a> Cellular and Molecular Bioengineering. 15 (5), 505-519 (2022).</li>
<li>Guvendiren, M., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+to+probe+short-+and+long-term+cellular+responses+to+dynamic+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels to probe short- and long-term cellular responses to dynamic mechanics.</a> Nature Communications. 3, 792(2012).</li>
<li>Rosales, A. M., Vega, S. L., DelRio, F. W., Burdick, J. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+with+reversible+mechanics+to+probe+dynamic+cell+microenvironments%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition+English%22%5BJournal%5D)">Hydrogels with reversible mechanics to probe dynamic cell microenvironments.</a> Angewandte Chemie International Edition English. 56 (40), 12132-12136 (2017).</li>
<li>Wynn, T. A., Ramalingam, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+fibrosis%3A+therapeutic+translation+for+fibrotic+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of fibrosis: therapeutic translation for fibrotic disease.</a> Nature Medicine. 18 (7), 1028-1040 (2012).</li>
<li>Huertas, A., Tu, L., Humbert, M., Guignabert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+inflammation+within+the+vascular+wall+in+pulmonary+arterial+hypertension%3A+more+than+a+spectator%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Chronic inflammation within the vascular wall in pulmonary arterial hypertension: more than a spectator.</a> Cardiovascular Research. 116 (5), 885-893 (2020).</li>
<li>Kendall, R. T., Feghali-Bostwick, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibroblasts+in+fibrosis%3A+novel+roles+and+mediators%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Fibroblasts in fibrosis: novel roles and mediators.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 123(2014).</li>
<li>Parker, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibrotic+extracellular+matrix+activates+a+profibrotic+positive+feedback+loop%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Fibrotic extracellular matrix activates a profibrotic positive feedback loop.</a> The Journal of Clinical Investigation. 124 (4), 1622-1635 (2014).</li>
<li>Habiel, D. M., Hogaboam, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneity+in+fibroblast+proliferation+and+survival+in+idiopathic+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Heterogeneity in fibroblast proliferation and survival in idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Frontiers in Pharmacology. 5, 2(2014).</li>
<li>Hu, C. J., Zhang, H., Laux, A., Pullamsetti, S. S., Stenmark, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+contributing+to+persistently+activated+cell+phenotypes+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanisms contributing to persistently activated cell phenotypes in pulmonary hypertension.</a> The Journal of Physiology. 597 (4), 1103-1119 (2019).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+fibroblasts+with+a+proinflammatory+epigenetically+altered+phenotype+in+severe+hypoxic+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Immunology%22%5BJournal%5D)">Emergence of fibroblasts with a proinflammatory epigenetically altered phenotype in severe hypoxic pulmonary hypertension.</a> The Journal of Immunology. 187 (5), 2711-2722 (2011).</li>
<li>Hinton, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+complex+biological+structures+by+freeform-reversible+embedding+of+suspended+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform-reversible embedding of suspended hydrogels.</a> Science Advances. 1 (9), e1500758(2015).</li>
<li>Brown, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+photocrosslinking+of+click+hydrogels+to+probe+myoblast+mechanotransduction+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Secondary photocrosslinking of click hydrogels to probe myoblast mechanotransduction in three dimensions.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (37), 11585-11588 (2018).</li>
<li>Ondeck, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamically+stiffened+matrix+promotes+malignant+transformation+of+mammary+epithelial+cells+via+collective+mechanical+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Dynamically stiffened matrix promotes malignant transformation of mammary epithelial cells via collective mechanical signaling.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (9), 3502-3507 (2019).</li>
<li>Caliari, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiffening+hydrogels+for+investigating+the+dynamics+of+hepatic+stellate+cell+mechanotransduction+during+myofibroblast+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Stiffening hydrogels for investigating the dynamics of hepatic stellate cell mechanotransduction during myofibroblast activation.</a> Scientific Reports. 6, 21387(2016).</li>
<li>Liu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback+amplification+of+fibrosis+through+matrix+stiffening+and+COX-2+suppression%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Feedback amplification of fibrosis through matrix stiffening and COX-2 suppression.</a> Journal of Cell Biology. 190 (4), 693-706 (2010).</li>
<li>Tschumperlin, D. J., Ligresti, G., Hilscher, M. B., Shah, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanosensing+and+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Mechanosensing and fibrosis.</a> The Journal of Clinical Investigation. 128 (1), 74-84 (2018).</li>
<li>Chelladurai, P., Seeger, W., Pullamsetti, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+metalloproteinases+and+their+inhibitors+in+pulmonary+hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Matrix metalloproteinases and their inhibitors in pulmonary hypertension.</a> European Respiratory Journal. 40 (3), 766-782 (2012).</li>
<li>Caracena, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alveolar+epithelial+cells+and+microenvironmental+stiffness+synergistically+drive+fibroblast+activation+in+three-dimensional+hydrogel+lung+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials+Science%22%5BJournal%5D)">Alveolar epithelial cells and microenvironmental stiffness synergistically drive fibroblast activation in three-dimensional hydrogel lung models.</a> Biomaterials Science. 10 (24), 7133-7148 (2022).</li>
<li>Ruskowitz, E. R., DeForest, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteome-wide+analysis+of+cellular+response+to+ultraviolet+light+for+biomaterial+synthesis+and+modification%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Proteome-wide analysis of cellular response to ultraviolet light for biomaterial synthesis and modification.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 5 (5), 2111-2116 (2019).</li>
<li>Kruse, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+pH+on+cell+viability%2C+cell+migration%2C+cell+proliferation%2C+wound+closure%2C+and+wound+reepithelialization%3A+In+vitro+and+in+vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair+and+Regeneration%22%5BJournal%5D)">The effect of pH on cell viability, cell migration, cell proliferation, wound closure, and wound reepithelialization: In vitro and in vivo study.</a> Wound Repair and Regeneration. 25 (2), 260-269 (2017).</li>
<li>Filippi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfusable+biohybrid+designs+for+bioprinted+skeletal+muscle+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Perfusable biohybrid designs for bioprinted skeletal muscle tissue.</a> Advanced Healthcare Materials. , e1500758(2023).</li>
<li>Matthiesen, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Astrocyte+3D+culture+and+bioprinting+using+peptide-functionalized+hyaluronan+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Science+and+Technology+of+Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Astrocyte 3D culture and bioprinting using peptide-functionalized hyaluronan hydrogels.</a> Science and Technology of Advanced Materials. 24 (1), 2165871(2023).</li>
<li>Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioprinting+a+skin+patch+with+dual-crosslinked+gelatin+%28GelMA%29+and+silk+fibroin+%28SilMA%29%3A+An+approach+to+accelerating+cutaneous+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">Bioprinting a skin patch with dual-crosslinked gelatin (GelMA) and silk fibroin (SilMA): An approach to accelerating cutaneous wound healing.</a> Materials Today Bio. 18, 100550(2023).</li>
<li>Bliley, J. M., Shiwarski, D. J., Feinberg, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-bioprinted+human+tissue+and+the+path+toward+clinical+translation%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation.</a> Science Translational Medicine. 14 (666), eabo7047(2022).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów, które mogliby ujawnić. Fragmenty tego manuskryptu zostały zreprodukowane za zgodą © IOP Publishing https://doi.org/10.1088/1758-5090/aca8cf. 5 Wszelkie prawa zastrzeżone.

Dwustopniowe reakcje polimeryzacji w odpowiedzi na kontrolowaną ekspozycję na światło mogą usztywniać biomateriały przy kontroli przestrzennej i czasowej. W kilku badaniach wykorzystano tę technikę do oceny interakcji komórka-macierz na różnych platformach 5,8,9,10,11,21,22,23.<s...

3D bioprinting to przełomowa technologia, która umożliwia naukowcom precyzyjne umieszczanie komórek i biomateriałów w objętościach 3D i odtwarzanie złożonej hierarchicznej struktury tkanek biologicznych. W ciągu ostatniej dekady postępy w biodruku 3D doprowadziły do powstania bijących tkanek ludzkiego serca1, funkcjonalnych modeli tkanek nerkowych2, modeli wymiany gazowej w płucach3, oraz modeli nowotworów do badań nad rakiem4. Wynalezienie wbudowanych technik biodruku 3D, takich jak Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel (FRESH), umożliwiło odtworzenie złożonych struktur tkanek miękkich, takich jak płucne naczynia krwionośne5, a nawet ludzkie serce6 w 3D. FRESH 3D bioprinting ułatwia drukowanie warstwa po warstwie miękkich i niskolepkich biotuszów poprzez wytłaczanie do kąpieli podporowej rozrzedzonej ścinaniem. Kąpiel podporowa składa się z materiału, takiego jak gęsto upakowane mikrocząsteczki żelatyny, które działają jak tworzywo sztuczne Bingham i zachowują zamierzony kształt i strukturę biotuszu po wydrukowaniu. Gdy wydrukowany konstrukt zastygnie, kąpiel podporowa może zostać rozpuszczona, zwiększając temperaturę do 37 °C7.
Niedawny artykuł przeglądowy podsumował materiały, które zostały wydrukowane biologicznie w 3D w różnych publikacjach przy użyciu techniki FRESH. Te materiały pochodzenia naturalnego obejmują zarówno kolagen typu I, jak i metakrylowany kwas hialuronowy i reprezentują kilka różnych mechanizmów żelowania7. Większość badań naukowych przeprowadzonych przy użyciu tej techniki biodruku 3D wykorzystuje statyczne biomateriały, które nie zmieniają się w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne. Dynamiczne fotoprzestrajalne biomateriały hydrożelowe zostały wykorzystane przez nasze laboratorium i inne 8,9,10,11,12 do modelowania różnych chorób zwłóknieniowych. W przeciwieństwie do biomateriałów statycznych, biotusze fototostrajalne pozwalają na stworzenie zmiękczonego modelu o niższej wartości modułu sprężystości, a następnie usztywnienie go w celu zbadania odpowiedzi komórkowych na wzrost usztywnienia mikrośrodowiskowego.
Choroby zwłóknieniowe charakteryzują się wzrostem produkcji macierzy zewnątrzkomórkowej, co może powodować bliznowacenie i usztywnienie13. Usztywnienie tkanek może zainicjować dalsze urazy i zniszczenie dotkniętej tkanki, powodując trwałe uszkodzenie narządów, a nawet śmierć; Zaburzenia zwłóknieniowe są odpowiedzialne za jedną trzecią śmiertelności na całym świecie. Fibroblasty wytwarzają nadmiar i nieprawidłową macierz zewnątrzkomórkową w tym stanie chorobowym14,15. Zwiększona proliferacja fibroblastów i odkładanie się macierzy zewnątrzkomórkowej dodatkowo usztywniają tkankę i aktywują profibrotyczną pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego16,17,18,19. Badanie aktywacji fibroblastów ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia chorób zwłóknieniowych. Tutaj przedstawiamy ludzkie tętnicze nadciśnienie płucne (PAH) jako przykład jednego zaburzenia zwłóknieniowego, w którym ważne jest naśladowanie geometrii 3D naczynia krwionośnego za pomocą biodruku 3D i wprowadzenie dynamicznych zdolności usztywniających fototowalnych hydrożeli. TNP to stan, w którym ciśnienie w głównych tętnicach płucnych przekracza normalny poziom i obciąża serce, zwiększając aktywację ludzkiego fibroblastu przybyszowego tętnicy płucnej (HPAAF) i usztywniając tkanki naczyń krwionośnych 16,17,18,19. Fototowalny preparat biotuszu z poli(glikolu etylenowego)-alfa metakrylanu (PEGαMA) pozwala na usztywnienie czasowe w konstruktach i pomaga modelować zarówno zdrowe tkanki, jak i postęp choroby5,8,9,10. Wykorzystanie tej unikalnej cechy umożliwia ilościowe określenie aktywacji i proliferacji HPAAF w odpowiedzi na usztywnienie mikrośrodowiskowe w 3D i może dostarczyć cennych informacji na temat mechanizmów komórkowych związanych z tą chorobą. Opisany tutaj protokół pozwoli naukowcom na tworzenie modeli 3D, które podsumowują zmiany w mikrośrodowisku zewnątrzkomórkowym podczas progresji choroby lub naprawy tkanek oraz badają aktywację fibroblastów.

<table><tbody><tr><td>Zestaw radiometru/fotometru AccuMax</td><td>Spectronics Corporation</td><td>XPR-3000</td><td>Do pomiaru natężenia światła, służy do fotousztywniania</td></tr><tr><td>Kwas octowy&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP2401-500</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Scientific</td><td>A184</td><td>Używany z kriosekcjami</td></tr><tr><td>ActinGreen 488 ReadyProbes</td><td>Fisher Scientific</td><td>R37110</td><td>Używany do barwienia</td></tr><tr><td>folii aluminiowej</td><td>Reynolds</td><td>F28028</td><td></td></tr><tr><td>Bezwodny tetrahydrofuran (THF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757-1L</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Argon Sprężony gaz</td><td>Powietrzny</td><td>AR R300</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>8 Arm Poli(glikol etylenowy)-hydroksylowy (PEG-OH)</td><td>JenKem Technologia</td><td>8ARM-PEG-10K</td><td>Stosowany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Filtr pasmowoprzepustowy 365 nm</td><td>Edmund Optics</td><td>65-191</td><td>Używany do fotousztywniania</td></tr><tr><td>albuminy surowicy bydlęcej (BSA)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP9700-100</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Buchner Funnel</td><td>Quark Glass</td><td>QFN-8-14</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Calcein AM</td><td>Invitrogen</td><td>65-0853-39</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Celite 545 (Filtration Aid)</td><td>EMD Millipore</td><td>CX0574-1</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Naładowane szkiełka mikroskopowe</td><td>Globe Scientific</td><td>1358W</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform-d</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151823-10X0,75ML</td><td>Służy do charakteryzowania zestawu do proliferacji komórek PEGaMA</td></tr><tr><td>Click-iT Plus EdU</td><td>Invitrogen</td><td>C10637</td><td>Służy do barwienia</td></tr><tr><td>probówek stożkowych 50 ml</td><td>CELLTREAT</td><td>667050B</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw bezpieczeństwa kriogenicznego</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-25000-85</td><td></td></tr><tr><td>Kriostat</td><td>Leica</td><td>CM 1850-3-1</td><td></td></tr><tr><td>Rurka do dializy</td><td>Repligen</td><td>132105</td><td></td></tr><tr><td>4',6-Diamidino-2-Phylindole (DAPI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9542-1MG</td><td>Używana do barwienia</td></tr><tr><td>eteru dietylowego</td><td>Fisher Scientific</td><td>E1384</td><td>Używana podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>1,4-Dithiothreitol (DTT)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10197777001</td><td>składnik biotuszu</td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM)</td> <td>Cytiva</td><td>SH30271. </td><td></td></tr><tr><td>Bibuła filtracyjna</td> FS <td>Whatman</td><td>1001-090</td><td>Używana podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Freezone 2.5L Freeze Dry System</td><td>Labconco</td><td>LA-2.5LR</td><td>Liofilizator</td></tr><tr><td>Fusion 360</td><td>Autodesk</td><td>N/A Pobieranie</td><td>oprogramowania</td></tr><tr><td>2,5 mL Strzykawka gazoszczelna</td><td>Hamilton</td><td>81420</td><td>Używana do biodruku</td></tr><tr><td>15 Gauge 1,5" Końcówka serii IT</td><td>Jensen Global</td><td>JG15-1.5X</td><td>Używany do biodruku</td></tr><tr><td>30 Gauge 0,5 "HP Series Tip</td><td>Jensen Global</td><td>JG30-0.5HPX</td><td>Używany do biodruku</td></tr><tr><td>Goat Anti-Mouse Alexa Fluor 555</td><td>Przeciwciało Fisher Scientific</td><td>A21422</td><td>Używany do barwienia</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Fisher Scientific</td><td>C2H5NO2</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Hemocytometr</td><td>Fisher Scientific</td><td>1461</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst</td><td>Thermo Scientific</td><td>62249</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Ludzkie fibroblasty przybyszowe tętnicy płucnej (HPAAFs)</td><td>AcceGen</td><td>ABC-TC3773&nbsp;</td><td>Od 2-letniego pacjenta płci męskiej</td></tr><tr><td>Kwas solny (HCl)</td><td>Fisher Scientific</td><td>A144-500</td><td>Służy do regulacji pH roztworów</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>National Institutes of Health (NIH)</td><td>N/A Darmowe</td><td>oprogramowanie do pobrania</td></tr><tr><td>ImmEdge&reg; </td><td>Pen Vector Laboratories</td><td>H-4000</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Inkubator</td><td>VWR</td><td>VWR51014991</td><td></td></tr><tr><td>LifeSupport Zawiesina mikrocząstek żelatyny (zawiesina żelatynowa)</td><td>Zaawansowana biomatryca</td><td>5244-10GM</td><td>Używana do biodruku</td></tr><tr><td>Mikroskop świetlny</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>Mikroskop światła odwróconego</td></tr><tr><td>Fenylo-2,4,6-trimetylobenzoilofosfinian litu ( LAP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>900889-5G</td><td>Fotoinicjator używany do fotousztywniania</td></tr><tr><td>ciekłego azotu</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>LulzBot Mini 2&nbsp;</td><td>LulzBot</td><td>N/A Bioprinter</td><td>dostosowany</td></tr><tr><td>do metakryloksyetylu tiokarbamoilorodaminy B&nbsp;</td><td>Polinauki Inc.</td><td>669775-30-8</td><td></td></tr><tr><td>2-metylobutan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M32631-4L</td><td></td></tr><tr><td>Tłoki kapilarne Microman CP1000</td><td>VWR</td><td>76178-166</td><td>Końcówki do pipet wyporowych</td></tr><tr><td>MMP2 Degradowalny środek sieciujący (KCGGPQGIWGQGCK)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Składnik biotuszu</td></tr><tr><td>Mysie przeciwciało monoklonalne anty-ludzkie i alfa;SMA</td><td>Fisher Scientific</td><td>MA5-11547</td><td>Służy do barwienia</td></tr><tr><td>Seria OmniCure 2000</td><td>&nbsp; Źródło światła UV Lumen Dynamics</td><td>S2000-XLA</td><td>stosowane do fotousztywniania</td></tr><tr><td>Paraformaldehydu (PFA)&nbsp;</td><td>Mikroskopia elektronowa Nauki</td><td>15710</td><td>Służy do utrwalania</td></tr><tr><td>próbek pH-metr</td><td>Mettler Toledo&nbsp;</td><td>20PR&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Paski pH</td><td>Cytiva</td><td>10362010</td><td></td></tr> Sól fizjologiczna <tr><td>buforowana fosforanem (PBS)</td><td>Hyclone Laboratories, Inc.</td><td>Cytiva SH30256. </td><td></td></tr><tr><td>Zestaw pipet</td> FS <td>Fisher Scientific</td><td>14-388-100</td><td></td></tr><tr><td>10 &micro; L Końcówki do pipet</td><td>USA Scientific</td><td>1120-3710</td><td></td></tr><tr><td>20 i mikro; L Końcówki do pipet</td><td>USA Scientific</td><td>1183-1510</td><td></td></tr><tr><td>200 &mikro; L Końcówki do pipet</td><td>USA Scientific</td><td>1111-0700</td><td></td></tr><tr><td>1000 &micro; L Końcówki do pipet</td><td>USA Scientific</td><td>1111-2721</td><td></td></tr><tr><td>Poli(glikol etylenowy)-alfa metakrylan (PEG i alfa; MA)</td> <td>NIE</td><td>DOTYCZY NIE DOTYCZY</td><td>Zapoznaj się z manuskryptem, aby zapoznać się z etapami syntezy</td></tr><tr><td>Poli(tlenek etylenu) (PEO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372773-250G</td><td>Składnik biotuszu</td></tr><tr><td>Pipeta wyporowa</td><td>Fisher Scientific</td><td>FD10004G</td><td>100-1000 &micro; L</td></tr><tr><td>Wodorotlenek potasu (KOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221473-500G</td><td>Służy do regulacji pH roztworów</td></tr><tr><td>ProLong Gold Antifade Odczynnik</td><td>Invitrogen</td><td>P36930</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Pronterface</td><td>All3DP</td><td>N/A</td><td>Pobieranie oprogramowania</td></tr><tr><td>Jodek propidium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4864-10ML</td><td>Używany do barwienia</td></tr><tr><td>peptydu RGD (CGRGDS)</td><td>GL Biochem</td><td>N/A</td><td>Komponent biotuszu</td></tr><tr><td>Rocker</td><td>VWR</td><td>10127-876</td><td></td></tr><tr><td>Parownik obrotowy&nbsp;</td><td>Thomas Scientific</td><td>11100V2022</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Zszywki</td><td>gumowe</td><td>808659</td><td></td></tr><tr><td>Schlenk Flask&nbsp;</td><td>Kemtech America</td><td>F902450</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Slic3r</td><td>Slic3r</td><td>N/A</td><td>Pobieranie oprogramowania</td></tr><tr><td>BulletKit Smooth Muscle Cell Growth-2 (SmGM-2) Zestaw</td><td>Lonza</td><td>CC-3182</td><td>zawiera składniki CC-3181 i CC-4149</td></tr><tr><td>Wodorek sodu&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223441-50G</td><td>Używany podczas syntezy PEGaMA</td></tr><tr><td>Wirówka Sorvall ST 40R</td><td>Fisher Scientific</td><td>75-004-525</td><td></td></tr><tr><td>Mieszadło</td><td>VWR</td><td>58948-091</td><td></td></tr><tr><td>Filtr strzykawkowy</td><td>VWR</td><td>28145-483</td><td>Służy do sterylnych roztworów filtracyjnych</td></tr><tr><td>T-75 Kolba poddana hodowli tkankowej</td><td>VWR</td><td>82050-856</td><td>Używany do prac</td></tr> <tr>związanych z hodowlą komórkową<td>Tissue-Tek Cyromold</td><td>Sakura</td><td>4557</td><td></td></tr><tr><td>Tissue-Tek O.C.T Compound (OCT)</td><td>Sakura</td><td>4583</td><td></td></tr><tr><td>Tris(2-karboksyetylo)Fosfina (TCEP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C4706-2G</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Fisher Bioodczynniki</td><td>C34H622O11</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Trypan Blue</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8154-20ML</td><td>Używany do hodowli komórkowych praca</td></tr><tr><td>0,05% Trypsyna-EDTA</td><td>Gibco</td><td>25-300-062</td><td>Używany do pracy z hodowlami komórkowymi</td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Bioodczynniki Fisher</td><td>C58H114O26</td><td>Używany podczas procesu barwienia</td></tr><tr><td>Mikroskop pionowy</td><td>Olympus</td><td>BX63F</td><td>Możliwości mikroskopu fluorescencyjnego</td></tr><tr><td>Kąpiel wodna</td><td>PolyScience</td><td>WBE20A11B</td><td></td></tr><tr><td>24-dołkowe płytki do hodowli tkankowych</td><td>Corning</td><td>3527</td><td></td></tr></tbody></table> TGL

biodruk 3d fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Fototopalne hydrożele mogą przekształcać się przestrzennie i czasowo w odpowiedzi na ekspozycję na światło. Włączenie tego typu biomateriałów do platform hodowli komórkowych i dynamiczne wywoływanie zmian, takich jak zwiększenie sztywności mikrośrodowiskowej, umożliwia naukowcom modelowanie zmian w macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), które zachodzą podczas progresji choroby zwłóknieniowej. W niniejszym artykule przedstawiono metodę biodruku 3D fotoprzestrajalnego biomateriału hydrożelowego zdolnego do dwóch sekwencyjnych reakcji polimeryzacji w kąpieli żelatynowej w kąpieli nośnej. Technika freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) bioprinting została zaadaptowana poprzez dostosowanie pH kąpieli podporowej w celu ułatwienia reakcji addycji Michaela. Po pierwsze, biotusz zawierający poli(glikol etylenowy)-alfa-metakrylan (PEGαMA) poddano reakcji poza stechiometrią z degradowalnym przez komórki środkiem sieciującym, tworząc miękkie hydrożele. Te miękkie hydrożele zostały później wystawione na działanie fotoinicjatora i światła w celu wywołania homopolimeryzacji nieprzereagowanych grup i usztywnienia hydrożelu. Protokół ten obejmuje syntezę hydrożelu, biodruk 3D, fotousztywnianie i charakterystykę punktów końcowych w celu oceny aktywacji fibroblastów w strukturach 3D. Przedstawiona tutaj metoda umożliwia naukowcom biodrukowanie 3D różnych materiałów, które przechodzą reakcje polimeryzacji katalizowane przez pH i mogą być wdrażane do inżynierii różnych modeli homeostazy, choroby i naprawy tkanek.

Ten protokół opisuje, jak drukować 3D fotoprzestrajalne hydrożele w kąpieli wspomagającej, aby stworzyć konstrukcje zdolne do dynamicznego i czasowego usztywnienia do badania aktywacji fibroblastów w geometriach naśladujących ludzkie tkanki. Po pierwsze, w protokole wyjaśniono, w jaki sposób zsyntetyzować PEGαMA, szkielet tego fotoprzestrajalnego systemu polimerowego. Pomiary spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) wykazały pomyślną funkcjonalizację PEGαMA na poziomie 96,5% (<silna klasa="xfig">Rysunek 1</s...

Ten artykuł opisuje, jak drukować biożele 3D fototostrajalne hydrożele do badania usztywnienia macierzy zewnątrzkomórkowej i aktywacji fibroblastów.

Biodruk 3D fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...

Zaprojektowaliśmy modele 3D tkanki płucnej, aby pomóc światu łatwiej oddychać. Naszą misją jest wykorzystanie biomateriałów 3D i technik, takich jak druk 3D, do budowania platform, które pomogą nam zrozumieć, co powoduje przewlekłe choroby płuc i jak lepiej leczyć te schorzenia. Jednym z eksperymentalnych wyzwań w naszych badaniach jest trudność drukowania 3D miękkich materiałów w skomplikowane kształty.Precyzyjnie osadzamy komórki, drukując nasz biotusz w kąpieli podporowej rozrzedzonej ścinaniem, która pomaga zachować ich kształt podczas procesu drukowania. Nasze biomateriały zapewniają kontrolę nad właściwościami mechanicznymi próbki przez cały czas trwania eksperymentu. Ta formuła pozwala naukowcom hodować komórki w hydrożelu, który odpowiada sztywności zarówno zdrowej, jak i chorej tkanki płucnej.Użytkownicy mogą decydować, kiedy usztywnić próbki i zmierzyć odpowiedzi komórkowe. Fotodostrajalne biomateriały użyte w tym protokole pozwalają na stworzenie zmiękczonego modelu, który później można usztywnić w celu zbadania odpowiedzi komórkowych na usztywnienie mikrośrodowiska. Podobne techniki, które wykorzystują statyczny biomateriał zamiast biomateriału fotostrojowalnego, skutkują modelem, którego nie można usztywnić po wydrukowaniu.Wyniki innych badań przeprowadzonych w naszym laboratorium sugerują, że płeć i wiek odgrywają kluczową rolę w postępie choroby płuc. Przyszłe modele będą badać te zmienne i uwzględniać większą złożoność, taką jak dodatkowe warstwy specyficzne dla komórki. Połączenie tych wysiłków zaowocuje bardziej realistycznymi odciskami biologicznymi i doprowadzi do nowych sposobów leczenia chorób zwłóknieniowych.Przygotowanie biotuszu hydrożelowego należy rozpocząć w sposób aseptyczny w komorze bezpieczeństwa biologicznego, przygotowując najpierw roztwór podstawowy metakrylanu PEG o stężeniu 0,25 miligrama na mililitr w sterylnej pożywce do hodowli komórkowych bez FBS. Ponadto, używając 20-milimolowego sterylnego TCEP, przygotuj 250-milimolowe roztwory podstawowe degradowalnego środka sieciującego DTT MMP2 i peptydu RGD. Na koniec przygotuj 15-procentowy roztwór podstawowy PEO, używając wody destylowanej.Połączyć wymagane ilości przygotowanych roztworów podstawowych odczynników i pożywki do hodowli komórek o niskiej surowicy z fibroblastami w stożkowej probówce o pojemności 15 mililitrów. Dokładnie wymieszaj powstały biotusz za pomocą pipety wyporowej, aby upewnić się, że komórki są pojedyncze. Sprawdzić, czy końcowy roztwór prekursora ma pH 6,2.Wyjmij głowicę drukującą z biodrukarki, aby uzyskać dostęp do szklanej strzykawki. Aby załadować biotusz do szklanej strzykawki, wyjmij tłok strzykawki, a następnie zbierz biotusz z probówki wirówkowej za pomocą oddzielnej strzykawki zamontowanej na igle o długości 1,5 cala i średnicy 15 z końcówką. Zastąp igłę o rozmiarze 15 igłą o długości 30 cm i długości 0,5 cala i przenieś ją do szklanej strzykawki, unikając tworzenia się pęcherzyków powietrza.Na koniec umieść szklaną strzykawkę w głowicy drukującej i przymocuj elementy głowicy drukującej, zapewniając jednocześnie stabilny montaż do drukowania. Aby rozpocząć drukowanie 3D fotostrojalnych konstrukcji hydrożelowych, umieść szklaną strzykawkę z hydrożelowym biotuszem zawierającym fibroblasty w głowicy drukującej i przymocuj elementy głowicy drukującej, zapewniając jednocześnie mocny montaż do drukowania. Następnie za pomocą strzałek kierunkowych w oprogramowaniu Pronterface ręcznie i ostrożnie wyreguluj położenie igieł do wytłaczania w zawiesinie kąpieli podporowej w środku studzienki płyty studziennej.Pozostaw co najmniej jeden milimetr gnojowicy poniżej końcówki igły. Po prawidłowym umieszczeniu końcówki igły naciśnij przycisk drukowania w oprogramowaniu Pronterface i poczekaj na zakończenie drukowania. Powtarzaj wcześniej zademonstrowane kroki, aż do uzyskania żądanej liczby biodrukowanych konstruktów.Po wydrukowaniu pozostaw płytkę studzienki z konstruktami przykrytymi w temperaturze pokojowej w komorze bezpieczeństwa biologicznego na jedną godzinę. Pozwala to na polimeryzację katalizowaną przez zasadę za pomocą fotostrojonego biotuszu hydrożelowego. Następnie umieść płytkę studzienkową z biodrukowanymi konstruktami 3D w sterylnym inkubatorze o temperaturze 37 stopni Celsjusza na 12 do 18 godzin, aby stopić zawiesinę kąpieli podporowej.Następnie, w komorze bezpieczeństwa biologicznego, zmień nośniki otaczające biodrukowane konstrukty. W tym celu należy ręcznie usunąć pożywkę i stopioną kąpiel podporową żelatyny ze studzienek, nie naruszając konstrukcji. Następnie dodaj odpowiednią objętość pożywki o niskiej surowicy do każdego dołka.Ponownie, 24 godziny przed pożądanym punktem czasowym usztywnienia, zastąp pożywkę w studzienkach pożywką o niskiej surowicy uzupełnioną 2,2 milimolowym sterylnym LAP. W pożądanym punkcie czasowym usztywnienia usuń połowę podłoża z dołków, które mają być usztywnione i umieść płytkę bez pokrywki pod światłem ultrafioletowym lub UV OmniCure. Włącz światło UV za pomocą filtra pasmowego 365 nanometrów, aby usztywnić konstrukcje na pięć minut.Po usztywnieniu usuń pozostałe pożywki z tych studzienek przed dodaniem świeżej pożywki o niskiej surowicy do każdej studzienki. Umieść płytkę z powrotem w inkubatorze do czasu przeprowadzenia badania aktywacji fibroblastów w żądanym punkcie czasowym. Połączenie kwaśnego biotuszu i zawiesiny do kąpieli w kąpieli z podstawowym podłożem ułatwiło polimeryzację biodrukowanych konstruktów 3D i utrzymało struktury cylindryczne.Mikroskopia znakowanego fluorescencyjnie hydrożelu wykazała pory w hydrożelu indukowane przez mikrocząsteczki żelatyny w kąpieli podporowej. Mikroskopia konfokalna wykazała przestrzenną kontrolę nad usztywnieniem w 3D. Testy żywotności fibroblastów wykazały, że konstrukcje o grubości ścianki 300 mikronów i mające 4 miliony komórek na mililitr przewyższały wszystkie inne warunki w każdym punkcie czasowym.Żywotność osiągnęła szczyt w siódmym dniu, gdy około 91% komórek było żywych, a w 14. dniu 85% było nadal zdolnych do życia.

3d-bioprinting-phototunable-hydrogels-to-study-fibroblast-activation

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Bioprinter został użyty do stworzenia wzorzystych hydrożeli na bazie formy ofiarnej.  Formę poloksamerową zasypano drugim hydrożelem, a następnie wymywano, pozostawiając puste przestrzenie, które wypełniono trzecim hydrożelem. Metoda ta wykorzystuje szybką elucję i dobrą drukowność poloksamera do generowania złożonych architektur z biopolimerów.

Drukowanie termoczułych form odwróconych do tworzenia wzorzystych dwuskładnikowych hydrożeli do hodowli komórkowych 3D

Opisujemy zestaw protokołów, które razem dostarczają biotusz naśladujący tkankę, za pomocą którego można biodrukować funkcjonalne i żywotne konstrukcje tkanek 3D do wykorzystania w badaniach przesiewowych in vitro.

Bioprinting Cellularized Constructs przy użyciu specyficznego tkankowo biotuszu hydrożelowego

Obrazowanie metodą rezonansowego transferu energii (FRET) Förstera jest potężnym narzędziem do badań biologii komórki w czasie rzeczywistym. W artykule przedstawiono metodę obrazowania komórek FRET w fizjologicznych trójwymiarowych (3D) mikrośrodowiskach hydrożelowych z wykorzystaniem konwencjonalnej mikroskopii epifluorescencyjnej. Opisano analizę dla ratiometrycznych sond FRET, która daje współczynniki liniowe w zakresie aktywacji.

Obrazowanie FRET w trójwymiarowych hydrożelach

Analogi chrząstki i skóry zostały wydrukowane biodrukiem za pomocą biotuszu na bazie nanocelulozy i alginianu. Biotusze zostały poddane celaryzacji przed drukowaniem za pomocą jednostopniowej pasywnej jednostki mieszającej. Wykazano, że konstrukty są jednolicie ukomórkowane, mają wysoką żywotność i wykazują korzystne markery różnicowania.

Bioprinting analogów chrząstki i tkanki skórnej z wykorzystaniem nowatorskiej techniki pasywnego mieszania do precelularyzacji biotuszu

Opracowaliśmy heterogeniczny model raka piersi składający się z unieśmiertelnionych komórek guza i fibroblastów osadzonych w biodrukowalnym biotuszu alginian/żelatyna. Model podsumowuje mikrośrodowisko guza in vivo i ułatwia tworzenie wielokomórkowych sferoid guza, dostarczając informacji na temat mechanizmów napędzających nowotworzenie nowotworów.

Biodrukowalny hydrożel alginianowo-żelatynowy 3D Systemy modelowe in vitro indukują tworzenie sferoidów komórkowych

Przedstawiona tutaj jest metoda biodruku 3D żelatyny metakryloilo.

Protokoły biodruku 3D biotuszy na bazie żelatyny i hydrożelu metakryloylowego

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

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

Przedstawiona metoda polega na jednoosiowym rozciąganiu miękkich hydrożeli 3D osadzonych w gumie silikonowej, umożliwiając jednocześnie mikroskopię konfokalną na żywo. Przedstawiono charakterystykę zewnętrznych i wewnętrznych szczepów hydrożelu, a także wyrównanie włókien. Opracowane urządzenie i protokół mogą oceniać reakcję komórek na różne reżimy szczepów.

Kontrolowane odkształcanie hydrożeli 3D w obrazowaniu mikroskopowym na żywo

Przetwarzanie ścinaniem podczas tworzenia hydrożelu powoduje produkcję zawiesin mikrożelowych, które są cienkie jak ścinanie, ale szybko się restrukturyzują po usunięciu sił ścinających. Materiały te zostały wykorzystane jako matryca nośna do biodruku złożonych, obciążonych komórkami struktur. W tym miejscu opisano metody stosowane do produkcji łoża nośnego oraz kompatybilne biotusze.

Płynne żele agarozowe utworzone przez obróbkę ścinającą podczas żelowania do zawieszonego biodruku 3D

To badanie wprowadza nowatorską sub-mikrożelową kąpiel zawiesinową κ-karagenową, wykazującą niezwykłe właściwości odwracalnego przejścia między zakleszczeniem a odblokowaniem. Atrybuty te przyczyniają się do budowy biomimetycznych tkanek i narządów w osadzonym biodruku 3D. Udane drukowanie tkanek przypominających serce/przełyk o wysokiej rozdzielczości i wzroście komórek świadczy o wysokiej jakości biodruku i zastosowaniach inżynierii tkankowej.

Osadzony biodruk struktur tkankopodobnych przy użyciu submikrożelowej pożywki κ-karagenowej

Poznaj metodę biodruku 3D fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów w odpowiedzi na sztywność macierzy pozakomórkowej. Technika ta umożliwia modelowanie mechanizmów przewlekłych chorób płuc.

Biodruk 3D fotoprzestrajalnych hydrożeli do badania aktywacji fibroblastów

Przeglądaj więcej filmów