胶原凝胶

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

胶原蛋白是另一种广泛应用的生物材料, 在诸如摄影等商业应用中得到了普及。 胶原蛋白最近已被用于组织工程应用, 通过创建水凝胶, 提供结构的工程组织。

该视频介绍了胶原蛋白作为生物材料, 展示了它是如何从猪皮肤中获取的, 并展示了如何使用该材料创建一个组织工程应用的水凝胶。 最后, 给出了材料的几种应用和这些技术。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 生物工程. 胶原凝胶. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

胶原水凝胶作为一个生物相容的三维结构, 类似于本地组织, 这有利于发展的工程组织。胶原蛋白是这些凝胶的主要成分, 是一种在结缔组织中发现的细胞外基质蛋白。是用来制造水凝胶的, 是3D 的聚合物网络, 主要由水分组成。该视频将介绍胶原蛋白的生理作用, 这是从猪皮肤中分离和处理胶原蛋白的过程, 从纯化蛋白中制备水凝胶, 最后应用这些胶原凝胶。

在结缔组织的胞外基质中, 有特定的细胞负责大多数胶原蛋白的制造, 称为成纤维细胞。这些细胞合成长, 硬, 多肽链。它们被组装成单个的三重螺旋有序聚合物, 称为胶原蛋白分子。胶原蛋白分子被进一步捆绑成更厚更大的纤维。, 然后进一步捆绑成更大的纤维, 以提供结构完整性的细胞外基质的各种机械负荷, 它可能会经历。胶原蛋白的不同构型是根据特定组织的机械需要而产生的。例如, 骨组织利用高度紧凑的纤维网络, 以承受机械负荷。然而, 其他组织, 如肠道壁, 使用更分散的结构。一旦从结缔组织中提取, 胶原聚合物可用于制造各种材料。因为胶原蛋白是亲水性高分子, 所以它具有高吸水性。因此, 它可以形成一个水凝胶, 这是一个聚合物网络, 容纳多达90% 的水分。这些聚合物网络是通过各种方法交联的单个聚合物链形成的。例如, 化学交, 热, 或 UV 光。交联程度对水凝胶的力学性能有影响。因此, 使这些材料能够用于广泛的应用。现在, 胶原凝胶的原理已经解释, 让我们来看看如何从猪皮肤中提取胶原蛋白, 并用于创建一个水凝胶。

要开始处理真皮样品中的胶原蛋白, 首先在冰冷的蒸馏水中冲洗, 然后用脱毛奶油进行羊毛、毛皮或脱毛。使用单刃刀片, 刮干净的结缔组织和脂肪的样品, 并再次冲洗冰冷水。然后将皮肤样品切成厘米的方形片。要去除非胶原溶解材料, 首先称每50毫升锥形管5克真皮平方, 然后在每个样品中加入30毫升冰冷0.5 摩尔醋酸钠。然后混合管在一个板凳最高匀浆机。一分钟后丢弃的上清和混合样品再次在更多的冰冷醋酸钠共七洗涤周期。最后一次洗涤后, 将样品在冰冷的蒸馏水中冲洗, 再混合一次, 去除残留的醋酸钠。然后将样品对试管进行压缩, 去除多余的液体, 并将每个加工过的5克真皮样品转移到新鲜的50毫升锥形管。提取胶原蛋白洗涤样品两次, 在2毫升的. 075 摩尔柠檬酸钠缓冲每克样品。丢弃清, 并在每次洗涤之前显示的样品进行压缩。第二次洗涤后, 添加一个新鲜的分柠檬酸钠缓冲液, 然后执行六顺序搅拌循环, 而不删除每个周期之间的缓冲。现在, 将清转到单个收集管, 并在执行最后的搅拌周期之前, 在每克样品中添加一毫升075摩尔柠檬酸钠缓冲液。然后在离心过滤器中再将上清液离心, 净化提取的胶原蛋白。最后, 将纯化的拼贴画存储在摄氏4度。

现在胶原蛋白已被纯化, 胶原凝胶可以制造和填充细胞形成一个工程组织结构。首先, 将纯化的真皮胶原蛋白在锥形管中彻底混合。然后, 将细胞立即添加到胶原蛋白溶液中, 并将其放在冰上。将冰冷混合液移入无菌、非组织培养的表面, 以尽量减少胶原凝胶外细胞的附着和生长。使用吸管尖端均匀地摊开解决方案。允许凝胶在室温下聚合约10至15分钟。接下来, 盖上凝胶并将其移动到一个37摄氏度的恒温箱中, 再加60分钟完成聚合。聚合后, 凝胶会变成不透明的。一旦聚合, 添加两到三毫升的媒体。然后填充的水凝胶可以用于组织培养研究。

现在, 你已经学会了如何构建胶原水凝胶, 让我们来看看这些材料的一些实际应用。胶原水凝胶通常用于模拟原生组织, 如图所示。然而, 胶原纤维组织的变化可能发生在自然组织中。导致对齐结构。因此, 工程化的胶原基质可以在随机或对齐的构型中构建。胶原凝胶通常被用作组织支架, 用于开发人工组织。通过为细胞提供自定义的三维结构, 胶原基质随后被重组, 以模拟真实组织的结构和功能。例如, 脚手架可以与成骨细胞, 负责骨骼形成, 重组矩阵, 以更密切地类似的结构和功能的本地骨组织。

你刚刚看了朱庇特的胶原凝胶的介绍。你现在应该了解胶原蛋白的结构, 它是如何分离的, 以及胶原凝胶的制作, 除了其在生物工程领域的各种应用。谢谢收看!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE

Applications