Hidrogeles de colágeno

Bioengineering

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Summary

El colágeno es otro biomaterial ampliamente utilizado que ha encontrado Popularidad en aplicaciones comerciales, como la fotografía. Colágeno se ha utilizado más recientemente en ingeniería aplicaciones, mediante la creación de hidrogeles que proporcionan estructura al tejido ingeniería de tejidos.

Este video presenta el colágeno como un biomaterial, demuestra cómo se cosecha de piel porcina y muestra cómo se utiliza el material para crear un hidrogel para aplicaciones de ingeniería de tejidos. Por último, se muestran diversas aplicaciones de estas técnicas y el material.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bioingeniería. Hidrogeles de colágeno. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Hidrogeles de colágeno actúan como una estructura de tres dimensiones biológicamente compatible, similar a la del tejido nativo, que facilita el desarrollo de la ingeniería del tejido. Colágeno, principal componente de estos geles, es una proteína de matriz extracelular en tejido conectivo. Y se utiliza para fabricar los hidrogeles que son redes de polímero 3D conformadas principalmente por agua. Este video presenta el papel fisiológico de colágeno, un procedimiento para el aislamiento y tratamiento de colágeno de piel porcina, la fabricación de los hidrogeles de la proteína purificada y finalmente algunas aplicaciones para el uso de estos hidrogeles de colágeno.

Dentro de la matriz extracelular de los tejidos conectivos son células específicas responsables de la mayoría de la fabricación de colágeno llamada fibroblastos. Estas células síntesis largo, tieso, las cadenas polipeptídicas. Que se montan en polímeros ordenados helicoidales triple individuales llamados moléculas de colágeno. Las moléculas de colágeno más luego se lían en fibrillas más gruesas y más grandes. Que luego se lían aún más en las fibras más grandes para proporcionar integridad estructural a la matriz extracelular para las varias cargas mecánicas puede experimentar. Diferentes configuraciones de colágeno se producen según las necesidades mecánicas de tejidos específicos. Tejido óseo, por ejemplo, utiliza una red intensa muy compacta de fibras para soportar cargas mecánicas. Sin embargo, otros tejidos, como la pared intestinal, utilizan una estructura más dispersa. Una vez extraído del tejido fino conectivo el polímero de colágeno puede utilizarse para crear diversos materiales. Porque el colágeno es un polímero hidrofílico es altamente absorbente. Por lo tanto, puede formar un hidrogel, que es una red de polímero que posee 90% de agua. Estas redes de polímeros están formadas por cadenas de polímero individuales reticulación usando varios métodos. Por ejemplo, reticulantes químicos, calor o luz UV. El grado de reticulación afecta las propiedades mecánicas de la hidrogel. Permitiendo estos materiales ser utilizado en una amplia gama de aplicaciones. Ahora que se han explicado los principios de hidrogeles de colágeno, echemos un vistazo a cómo colágeno es extraído de piel porcina y utiliza para crear un hidrogel.

Para comenzar el tratamiento de colágeno de una muestra cutánea, primero enjuáguelo con agua destilada helada y luego usar crema depilatoria para lana, piel o depilación. Usando una cuchilla de filo única, raspar la muestra limpia de grasa y tejido conectivo y enjuague una vez más en agua fría con hielo. Luego cortar la muestra de piel en trozos de centímetro cuadrado. Para quitar el material solubilizado no colagenoso, primero pesar 5 g de cuadros cutáneos por el tubo cónico de 50 ml y añada 30 ml de hielo frío 0,5 Molar sodio acetato para cada muestra. Luego mezcle los tubos en un homogeneizador superior del Banco. Después de un minuto, deseche el sobrenadante y mezclar las muestras otra vez en acetato de sodio frío de hielo más para un total de siete ciclos de lavado. Después del último lavado, enjuague la muestra en agua fria agua destilada y mezclar una vez más para eliminar el acetato de sodio residual. Luego comprimir la muestra contra el tubo para eliminar el exceso de líquido y transferir cada muestra cutánea de procesados 5 gramos a fresca 50 ml tubos cónicos. Para extraer el colágeno Lave la muestra dos veces en 2 ml de buffer de citrato de sodio Molar.075 por gramo de muestra. Descartar los sobrenadantes y comprimir las muestras después de cada lavado ha demostrado previamente. Después del segundo lavado, añadir una alícuota fresca de buffer de citrato de sodio y luego realizar seis ciclos de agitación secuencial sin quitar el tampón entre cada ciclo. Ahora, transferir el sobrenadante a tubos individuales y añadir un mililitro un adicional de buffer de citrato de sodio Molar.075 por gramo de muestra antes de realizar un ciclo de agitación final. A continuación, centrifugar el sobrenadante a un dispositivo de filtro centrífugo para purificar el colágeno extraído. Por último, guardar el collage purificado en 4 grados centígrados.

Ahora que el colágeno ha sido purificado, un hidrogel de colágeno puede ser fabricado y poblado de células para formar un concepto de ingeniería de tejidos. Para empezar, mezclar bien el colágeno dérmico purificado en un tubo cónico. A continuación, añadir las células inmediatas a la solución de colágeno y coloque en hielo. Pipeta el hielo tratada mezcla frío en un tejido estéril, no cultivada, superficie para minimizar la fijación y crecimiento de las células fuera del gel de colágeno. Utilice una pipeta para extender uniformemente la solución. Permita que el gel polimerizar a temperatura ambiente durante aproximadamente 10 a 15 minutos. A continuación, cubrir los geles y trasladarlos a una incubadora de 37 grados Celsius por 60 minutos adicionales terminar la polimerización. En la polimerización, el gel se convertirá opaco. Una vez polimerizado, añadir dos o tres mililitros de los medios de comunicación. Entonces el hidrogel poblada está listo para usar en estudios de cultivo de tejidos.

Ahora que han aprendido cómo crear hidrogeles de colágeno, echemos un vistazo a algunas aplicaciones prácticas de estos materiales. Hidrogeles de colágeno a menudo se utilizan para imitar el tejido propio, como se muestra aquí. Sin embargo, pueden ocurrir cambios en la organización de la fibra de colágeno en tejido natural. Dando como resultado estructuras alineadas. Como resultado, se pueden construir matrices de colágeno Ingeniería en configuraciones ya sea al azar o alineadas. Hidrogeles de colágeno se utilizan a menudo como andamios de tejido para el desarrollo de tejidos artificiales. Proporcionando una estructura dimensional tres modificado para requisitos particulares para las células en la matriz de colágeno se reorganiza posteriormente para imitar la estructura y función del tejido real. Por ejemplo, los andamios pueden estar sentados con osteoblastos, las células responsables de la formación del hueso, para reorganizar la matriz más de cerca se asemejan a la estructura y función del tejido óseo nativo.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a hidrogeles de colágeno. Ahora debe comprender la estructura del colágeno, cómo está aislado y la fabricación de hidrogeles de colágeno además de sus diversas aplicaciones en el campo de la bioingeniería. ¡Gracias por ver!

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