Bioprinting celularizado Constrói Usando um específico do tecido Hidrogel Bioink

Resumo

Nós descrevemos um conjunto de protocolos que, juntos, oferecem uma bioink hidrogel que imita o tecido com o qual construções de tecido 3-D funcionais e viáveis ​​podem ser bioprinted para uso em aplicações in vitro de rastreio.

Resumo

A bioimpressão surgiu como uma abordagem versátil de biofabricação para a criação de construções de órgãos de engenharia de tecidos. Essas construções têm uso potencial como substitutos de órgãos para implantação em pacientes e também, quando criadas em uma escala de tamanho menor, como "organoides" modelo que podem ser usados em sistemas in vitro para triagem de drogas e toxicologia.

Apesar do desenvolvimento de uma ampla variedade de dispositivos de bioimpressão, a aplicação da tecnologia de bioimpressão pode ser limitada pela disponibilidade de materiais que agilizam os procedimentos de bioimpressão e apoiam a viabilidade e a função celular, fornecendo pistas específicas do tecido. Aqui descrevemos um sistema versátil de ácido hialurônico (HA) e hidrogel à base de gelatina composto por um protocolo de reticulação de 2 estágios multireticulador, que pode fornecer sinais bioquímicos específicos do tecido e imitar as propriedades mecânicas dos tecidos in vivo.

Fatores bioquímicos são fornecidos pela incorporação de materiais de matriz extracelular derivados de tecidos, que incluem fatores de crescimento potentes. As propriedades mecânicas do tecido são combinações controladas de reticuladores baseados em PEG com pesos moleculares variados, geometrias (lineares ou multibraço) e grupos funcionais para produzir biotintas extrudáveis e valores finais de rigidez ao cisalhamento de construção em uma ampla faixa (100 Pa a 20 kPa). Usando esses parâmetros, biotintas de hidrogel foram usadas para bioimprimir esferoides hepáticos primários em uma biotinta específica do fígado para criar construções hepáticas in vitro com alta viabilidade celular e produção funcional mensurável de albumina e ureia. Esta metodologia fornece uma estrutura geral que pode ser adaptada para futura personalização de hidrogéis para biofabricação de uma ampla gama de tipos de construção de tecido.

Introdução

Nos últimos anos, uma grande variedade de tecnologias tornaram-se disponíveis, que aborda a necessidade de fontes alternativas de órgãos e tecidos funcionais através pretende fabricar, ou biofabricate, eles. Bioprinting emergiu como um dos mais promissores destas tecnologias. Bioprinting pode ser pensado como uma forma de fabrico aditivo robótico de partes biológicas, que podem ser usados ​​para construir ou de padrão viável estruturas de órgãos ou de tipo de tecido, como em 3 dimensões. ¹ Na maior parte dos casos, bioprinting emprega um 3-dimensional (3 D) do dispositivo de impressão que é dirigido por um computador para depositar as células e biomateriai....

Protocolo

1. Formulações de hidrogel Bioink e Preparação

1. A fim de proporcionar perfis bioquímicos específicos do tecido, preparar-tecido específico ECM digerir soluções como previamente descrito para o fígado. ²⁰
   Nota: Em geral, este ECM Digest irá compreender 40% do volume bioink hidrogel final que é empregue. Várias centenas de mililitros de solução de ECM digestão pode ser preparado, aliquotas, e congelado a -80 ° C para uso futuro.
2. Antes da formulação de hidrogel, dissolver um fotoiniciador, 2-hidroxi-4 '- (2-hidroxietoxi) -2-metilpropiofenona, em água a 0,1% w / v.
   NOTA: Os volumes no intervalo de 50-100 ml pode ser prepar....

Resultados

Quando os processos acima descritos são seguidos correctamente, hidrogeles devem conter um perfil bioquímico específico para o tipo de tecido alvo, ²⁰ para permitir um elevado grau de controlo sobre bioprinting e módulo de elasticidade final, e ³⁴ suportam células viáveis ​​funcionais em construções de tecido.

hidrogel Personalização
Para melhor fígado nativo mímico, o bioink hidro.......

Discussão

Existem vários componentes que são essenciais para considerar quando se tenta biofabricate 3-D construções de tecido, para eventual utilização em humanos ou para aplicações de rastreio in vitro. Empregando os componentes celulares adequadas determina o fim funcionalidade potencial, enquanto o próprio dispositivo biofabrication determina a metodologia geral para atingir a construção final. O terceiro componente, o biomaterial, é igualmente importante, uma vez que serve duplo papel. Especificamente, o componente .......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Ácido hialurônico	Sigma	53747
Gelatina	Sigma	G6144
2-Hidroxi-4′-(2-hidroxietoxi)-2-metilpropiofenona	Sigma	410896 Kit de
hidrogel de ácido hialurônico e gelatina (HyStem-HP)	ESI-BIO	GS315	O kit contém os componentes Heprasil (ácido hialurônico tiolado e heparinizado), Gelin-S (tiolado gelatina) e Extralink (PEGDA)
PEG 8-Arm Alkyne, 10  kDa	Creative PEGWorks	PSB-887
Hepatócitos humanos primários	Triangle Research Labs	HUCPM6
Células estreladas primárias do fígado humano	ScienCell	5300
Células primárias de Kupffer humanas	Life Technologies	HUKCCS
Hepatócito Basal Media (HBM)	Lonza	CC-3199
Hepatócito Media Kit de Suplemento	Lonza	CC-3198	HCM SingleQuot Kits (contém ácido ascórbico, 0.5  Ml; Albumina de Soro Bovino [Livre de Ácidos Graxos], 10  Ml; sulfato de gentamicina/anfotericina B, 0,5  Ml; hidrocortisona 21-hemisuccinato, 0,5  Ml; insulina, 0,5  Ml; fator de crescimento epidérmico recombinante humano, 0,5  Ml; transferência, 0,5  ml)
Triton X-100	Sigma	T9284	Outros fabricantes estão ok.
Hidróxido de amônio	Fischer Scientific	A669	Outros fabricantes estão ok.
Tecido fresco de cadáver suíno	n/a	n/a
Liofilizador	qualquer	n/a
Moinho congelador	qualquer	n/a
Bioimpressora	n/a	n/a	A bioimpressora aqui descrita foi construída internamente. Em geral, outros dispositivos são adequados, desde que suportem a impressão baseada em extrusão controlada por computador de materiais de hidrogel.
Placa de cultura de células suspensa	InSphero	CS-06-001 Plataforma de	cultura 3D InSphero GravityPlus