Artigo de método

Novo processo de impressão 3D Decellularized matrizes

DOI:

10.3791/58720

⸱

7 de janeiro de 2019

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, University of Cincinnati, 2Division of Orthopaedic Surgery, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, 3Department of Orthopaedic Surgery, University of Cincinnati

Neste artigo

Resumo

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Este protocolo descreve a produção de filamento policaprolactona (PCL) com microesferas de (PLA) de ácido polilático incorporado que contêm matrizes decellularized (DM) para impressão 3D estruturais de engenharia de tecidos construções.

Resumo

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Bioprinting 3D visa criar andaimes personalizados que são biologicamente ativos e acomodar o tamanho desejado e geometria. Um backbone de termoplástico pode fornecer estabilidade mecânica semelhante ao tecido nativo enquanto agentes biológicos oferecem pistas composicionais de células progenitoras, levando a sua migração, proliferação e diferenciação para reconstituir os tecidos originais / órgãos1,2. Infelizmente, muitos compatível com impressão 3D, polímeros biorreabsorvível (tais como o ácido polilático, PLA) são impressas em temperaturas de 210 ° C ou superior - temperaturas que são prejudiciais para produtos biológicos. Por outro lado, policaprolactona (PCL), um tipo diferente de poliéster, é uma matriz, material para impressão 3D que tem uma temperatura de impressão mais suave de 65 ° C. Portanto, foi hipotetisado que decellularized da matriz extracelular (DM) contido dentro de uma barreira PLA termicamente protetora poderia ser impresso dentro do filamento PCL e permanecem na sua conformação funcional. Neste trabalho, osteocondrais reparação foi a aplicação para a qual foi testada a hipótese. Como tal, cartilagem porcina foi decellularized e encapsulada em ácido polilático (PLA) microesferas que então foram extrudadas com policaprolactona (PCL) em filamento para produzir construções 3D através de fundidos modelagem de deposição. As construções com ou sem as microesferas (PLA-DM/PCL e PCL(-), respectivamente) foram avaliados para diferenças nas características da superfície.

Introdução

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Técnicas de engenharia de tecido atual para aplicações clínicas tais como reconstrução de osso, cartilagem, tendão e ligamento usam autoe aloenxertos para reparar tecidos danificados. Cada uma dessas técnicas é de executada rotineiramente como um "padrão ouro" na prática clínica, pela primeira colheita do tecido do doador do paciente ou uma partida de fetos morta e em seguida, colocando o tecido do doador para o local do defeito2. No entanto, estas estratégias são limitadas pela morbidade local doador escassez local doador para grandes defeitos, risco de infecção e a dificuldade em encontrar enxertos que correspondem a geometria desejada. Além ....

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Protocolo

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1. obtenção e pré-processamento de microesferas

  1. Microesferas de produzir com a matriz desejada encapsulado (PLA-DM)2.
    Nota: É imperativo que as microesferas são de tamanho uniforme. Por esta razão, é essencial peneirar os microesferas antes de usar. Apesar de encapsulamento e decellularization matriz tem sido detalhados em anteriores Publicações2, segue um breve resumo do processo.
    1. Primeiro, colha cartilagem plugues de suínos membros posteriores. Decellularize da cartilagem em uma série de lavagens com 0,05% tripsina/0.5 mm tetrassódico etilenodiaminotetracético ácido (EDTA), Dulbecco modificada do á....

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Resultados

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Depois de peneirar, microesferas devem aparecer uniformes e ser livre de agregados. Sob SEM, as microesferas peneiradas podem ter pequenos poros em sua superfície, mas caso contrário vão ser esférica e Lisa, como mostrado na Figura 1. Todos os filamentos extrudados devem ser de diâmetro uniforme e seção transversal circular. Um filamento que contém microesferas (PLA-DM/PCL) terá um ligeiramente mais fosco terminar enquanto um PCL-only (filamento PCL(-)) ficar.......

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Discussão

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Ambos decellularized matrizes e 3D impresso PCL andaimes independentemente foram mostrados para permitir a adesão e proliferação de células, validando seu uso para osteocondrais reparar10,11,12. O uso da matriz decellularized em abordagens de engenharia para reparação tecidual tem sido um assunto de muito interesse e sucesso no recente passado2,3,

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Divulgações

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Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

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Este projeto foi parcialmente financiado por um subsídio do pediátrico ortopédico sociedade da América do Norte (POSNA) e o National Institutes of Health conceder NIBIB R21EB025378-01 (bolsa de pesquisa exploratória bioengenharia).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Máquina de peneiraHaver & Boecker TylerRo-Tap RX 29-E Peneira Pura
90 umFisherbrand170328156No. 170
Peneira 53 umFisherbrand162513588No. 270
Peneira 106 umFisherbrand162018121No. 140
Revestidor por pulverização catódicaLeican/a
Microscópio Eletrônico de VarreduraHitachi, EUAn/a
Filabot EX2Filabot.comFB00061
Filabot SpoolerFilabot.comFB00073
CAPA 6506Perstorp24980-41-4
Solução salina tamponada com fosfato, PBSGibco10010023
Comfort Zonede 6",n/a
Banho de água ultrassônicoCole ParmerSK-08895-13
DreamerFlashForgen/a
Mixer de BateriaFeito sob medidan/aEquipamento similar: https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&persist=true&ip=
no& gclid=CjwKCAjw-
dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0
dTjsraEsBGfhMEH7ytx
LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_
ixoC9GwQAvD_BwE
Micro BalanceMettler Toledo, Fisher Scientific01-913-851
Simplify3DSimplify3Dn/a
SolidWorksSolidWorksn/a
MicroesferasProduzido internamente, veja simultaneamente submissão JoVE submissão
p-nitrofenil fosfato, sal dissódico, hexahidratoMillipore4876-5GM
Fosfatase, alcalinaRoche Diagnostics GmbH10 713 023 001
Leitor de AbsorbânciaTecanSunrise
Tris-HCl BufferSigma-AldrichT6455-100ML
Agitador aquecidoNovo Brunswick ScientificExcella E24
Fan Amazon

Referências

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  1. Hutchmaker, D., Teoh, S., Zein, I., Ng, K. W., Schantz, J. -T., Leahy, J. C. Design and Fabrication of a 3D Scaffold for Tissue Engineering Bone. Synthetic Bioabsorbable Polymers and Implants. 15 (2), 845-847 (1988).
  2. Ghosh, P., Gruber, S. M. S., Lin, C. -Y., Whitlock, P. Microspheres containing decellularized cartilage induce chondrogenesis and remain functional after incorporation within a poly(caprolactone) filament useful for fabricating a 3D scaffold. Biofabrication. , (201....

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