Hydrogels de collagène

Bioengineering

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Summary

Le collagène est un autre biomatériau utilisé qui a trouvé la popularité dans des applications commerciales, comme la photographie. Collagène a plus récemment été utilisé dans les applications, en créant des hydrogels qui fournissent la structure d’ingénierie tissulaire en génie tissulaire.

Cette vidéo présente le collagène comme un biomatériau, montre comment il est récolté à partir de peau de porcine et montre comment la matière est utilisée pour créer un hydrogel pour applications d’ingénierie tissulaire. Enfin, plusieurs applications de ces techniques et le matériel sont indiquées.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bio-ingénierie. Hydrogels de collagène. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Les Hydrogels de collagène agissent comme un biologiquement compatible structure tridimensionnelle, semblable à celle du tissu natif, ce qui facilite le développement de l’ingénierie tissulaire. Collagène, la principale composante de ces gels, est une protéine de la matrice extracellulaire dans le tissu conjonctif. Et sont utilisées pour fabriquer des hydrogels, qui sont des réseaux de polymères 3D composés principalement d’eau. Cette vidéo présente le rôle physiologique de collagène, une procédure pour l’isolement et le traitement du collagène de peau porcine, la fabrication des hydrogels de la protéine purifiée et enfin quelques applications pour l’utilisation de ces hydrogels de collagène.

Au sein de la matrice extracellulaire des tissus conjonctifs, il y a des cellules responsables de la majorité de la fabrication de collagène appelée fibroblastes. Ces chaînes polypeptidiques raide, longue, cellules synthèse. Qui, sont assemblés en individuels triples hélicoïdales ordonnées polymères appelés molécules de collagène. Les molécules de collagène sont alors davantage regroupés dans fibrilles plus épais et plus grands. Encore plus loin, qui, sont regroupés puis dans grandes fibres permettant diverses charges mécaniques il peut-être éprouver l’intégrité structurale de la matrice extracellulaire. Différentes configurations de collagène sont produites selon les besoins mécaniques des tissus spécifiques. Tissu osseux, par exemple, utilise un réseau intense très compact des fibres afin de supporter des charges mécaniques. Toutefois, les autres tissus, comme la paroi intestinale, utilisent une structure plus dispersée. Une fois extraites des tissus conjonctifs le polymère de collagène peut être utilisé pour créer différents matériaux. Parce que le collagène est un polymère hydrophile, il est très absorbant. Ainsi, il peut former un hydrogel, qui est un réseau de polymère qui peut contenir jusqu'à 90 % d’eau. Ces réseaux de polymères est formés par les chaînes de polymère individuels de réticulation en utilisant différentes méthodes. Par exemple, agents réticulants chimiques, la chaleur ou la lumière UV. Le degré de réticulation affecte les propriétés mécaniques de l’hydrogel. Permettant ainsi, ces matériaux à utiliser dans un large éventail d’applications. Maintenant que les principes des hydrogels de collagène ont été expliqués, nous allons regarder comment le collagène est extrait de peau de porcine et utilisée pour créer un hydrogel.

Pour commencer le traitement de collagène auprès d’un échantillon par voie cutanée, tout d’abord rincer à l’eau distillée froide glacée et ensuite utiliser crème dépilatoire pour la laine, de fourrure ou épilation. À l’aide d’une lame de rasoir tranchant unique, grattez l’échantillon de tissu conjonctif et de graisse et rincez une fois de plus dans l’eau froide glacée. Puis couper l’échantillon de peau en centimètre carré morceaux. Pour supprimer le matériel solubilisé non collagénique, tout d’abord peser 5 grammes de carrés cutanées par millilitre 50 tube à fond conique et puis ajoutez 30 millilitres glace froid 0,5 molaire d’acétate de sodium à chaque échantillon. Puis mélanger les tubes dans un homogénéisateur de dessus de banc. Après une minute, jeter le surnageant et mélanger les échantillons de plus en plus acétate de sodium froid de glace pour un total de sept cycles de lavage. Après le dernier lavage, rincer l’échantillon dans l’eau glacée froide distillée et mélanger une fois de plus pour retirer de l’acétate de sodium résiduel. Puis compresser l’échantillon contre le tube pour enlever l’excès de liquide et de transférer chaque échantillon cutanée transformés 5 grammes à frais 50 millilitre tubes coniques. Pour extraire le collagène laver l’échantillon deux fois en 2 millilitres de.075 tampon citrate de sodium molaire par gramme d’échantillon. Jeter le surnageant et compresser les échantillons après que chaque lavage a démontré antérieurement. Après le deuxième lavage, ajouter une portion de frais de tampon citrate de sodium et ensuite effectuer six cycles séquentiels agitation sans enlever le tampon entre chaque cycle. Maintenant, les surnageants de transfert pour les tubes de prélèvement individuel et ajouter un un millilitre supplémentaire de.075 tampon citrate de sodium molaire par gramme d’échantillon avant d’effectuer un cycle d’agitation finale. Ensuite, centrifuger le surnageant à nouveau dans un dispositif de filtration centrifuge pour purifier le collagène extrait. Enfin, rangez le collage purifié à 4 degrés Celsius.

Maintenant que le collagène a été purifié, un hydrogel de collagène peut être fabriqué et peuplé de cellules pour former une construction ingénierie tissulaire. Pour commencer, mélanger soigneusement le collagène dermique purifiée dans un tube à fond conique. Ensuite, ajoutez les cellules immédiates à la solution de collagène et placez-le sur la glace. Déposer la glace le mélange froid dans un tissu stérile, non cultivé traité, surface pour minimiser la fixation et la croissance des cellules en dehors du gel de collagène. Utiliser un embout de la pipette d’étaler uniformément la solution. Laisser le gel se polymérisent à température ambiante pendant environ 10 à 15 minutes. Ensuite, couvrir les gels et les déplacer dans un incubateur à 37 degrés Celsius pendant 60 minutes à la fin de la polymérisation. Après polymérisation, le gel devient opaque. Une fois polymérisé, ajouter deux ou trois millilitres de médias. L’hydrogel peuplée est alors prêt à être utilisé dans les études de culture de tissus.

Maintenant que vous avez appris comment construire un collagène hydrogels, regardons quelques applications pratiques de ces matériaux. Hydrogels de collagène sont souvent utilisés pour imiter les tissus natifs, comme illustré ici. Cependant, changements dans l’organisation de fibre de collagène peuvent se produire dans les tissus naturels. Ce qui entraîne des structures alignées. En conséquence, matrices de collagène ingénierie peuvent être construits dans des configurations au hasard ou alignées. Les hydrogels de collagène sont souvent utilisés comme échafaudages de tissu pour le développement des tissus artificiels. En fournissant une structure tridimensionnelle personnalisée pour les cellules à habiter, la matrice de collagène est ensuite réorganisée pour imiter la structure et la fonction du tissu réel. Par exemple, les échafaudages peuvent être assis avec les ostéoblastes, les cellules responsables de la formation osseuse, de réorganiser la matrice plus étroitement ressemblent à la structure et la fonction du tissu osseux native.

Vous avez juste regardé introduction de Jove d’hydrogels de collagène. Vous devez maintenant comprendre la structure de collagène, comment elle est isolée et la fabrication de collagène hydrogels en plus de ses diverses applications dans le domaine de la bio-ingénierie. Merci de regarder !

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