Kollagen-Hydrogele

Bioengineering

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Summary

Kollagen ist ein weiteres weit verbreitetes Biomaterial, die Popularität in kommerziellen Anwendungen, wie z. B. Fotografie gefunden hat. Kollagen hat vor kurzem verwendet worden, im Gewebe, technische Anwendungen, durch die Schaffung Hydrogele, die Struktur, um technische Gewebe bieten.

Dieses Video stellt Kollagen als Biomaterial, zeigt, wie es aus Schweinehaut gewonnen wird, und zeigt, wie das Material verwendet wird, um ein Hydrogel für Tissue-engineering-Anwendungen zu erstellen. Schließlich sind mehrere Anwendungen des Materials und diese Techniken gezeigt.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bioengineering. Kollagen-Hydrogele. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Kollagen-Hydrogele fungieren als ein biologisch kompatiblen dreidimensionale Struktur, ähnlich dem des nativen Gewebe, das die Entwicklung der technischen Gewebe erleichtert. Kollagen, der Hauptbestandteil der diese Gele ist eine extrazelluläre Matrix Protein im Bindegewebe. Und dient zur fertigen Hydrogele, die 3D Polymer Netzwerke besteht hauptsächlich aus Wasser. Dieses Video wird die physiologische Rolle von Kollagen, ein Verfahren für die Isolation und Verarbeitung von Kollagen aus Schweinehaut, die Herstellung von Hydrogele aus gereinigtes Protein, und schließlich einige Anwendungen für den Einsatz von diesen Kollagen Hydrogele vorstellen.

Innerhalb der extrazellulären Matrix des Bindegewebes sind bestimmte Zellen verantwortlich für die Mehrheit der Kollagen-Produktion Fibroblasten genannt. Diese Zellen Synthese lange, steife, Polypeptidketten. Die werden in einzelnen dreifach spiralförmige bestellten Polymere genannt Kollagenmoleküle zusammengebaut. Kollagenmoleküle sind dann weiter in dicker und größer Fibrillen gebündelt. Die sind dann noch weiter gebündelt in größeren Fasern um strukturelle Integrität der extrazellulären Matrix für die verschiedenen mechanischen Belastungen, die sie erleben kann. Verschiedene Konfigurationen von Kollagen werden nach den mechanischen Anforderungen spezifische Gewebe produziert. Knochengewebe, nutzt beispielsweise ein sehr kompakter intensiv Netz von Fasern, um mechanischen Belastungen standhalten. Andere Gewebe wie die Darmwand verwenden jedoch eine mehr verteilte Struktur. Sobald extrahiert aus Bindegewebe kann das Kollagen-Polymer verwendet werden, um verschiedene Materialien zu erstellen. Da Kollagen ein hydrophiles Polymer ist ist es sehr saugfähig. So kann es ein Hydrogel bilden die Polymer-Netz, bis zu 90 % aus Wasser hält. Diese Polymer-Netze gebildet werden durch Vernetzung einzelner Polymerketten mit verschiedenen Methoden. Wie chemische Vernetzer, Wärme oder UV-Licht. Der Grad der Vernetzung wirkt sich auf die mechanischen Eigenschaften von Hydrogel. Damit diese Materialien in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Jetzt, da die Prinzipien des Kollagen Hydrogele erläutert haben, schauen an wie Kollagen wird aus Schweinehaut extrahiert und verwendet, um ein Hydrogel erstellen.

Um die Verarbeitung von Kollagen aus einer dermalen Probe beginnen, spülen Sie ihn zuerst in eiskaltes destilliertes Wasser und verwenden Sie dann Enthaarungscreme für Wolle, Fell oder Haare entfernen. Mit einer einzigen scharfe Rasierklinge, kratzen Sie die Probe frei von Bindegewebe und Fett, und einmal mehr in eiskaltes Wasser spülen. Dann schneiden Sie die Hautprobe in Quadrat Zentimeter Stücke. Um das nicht kollagenen solubilized Material zu entfernen, zuerst wiegen Sie 5 Gramm der dermalen Plätze pro 50 ml konische Röhre ab, und dann jede Probe 30 Milliliter Eis kalt 0,5 molare Natriumacetat hinzu. Dann mischen Sie die Rohre in einer Bank Top Homogenisator. Verwerfen Sie nach einer Minute den Überstand und mischen Sie die Proben wieder in mehr Eis kalt Natriumacetat für insgesamt sieben Waschgänge. Nach dem letzten Waschen Spülen der Probe im eiskalten destilliertes Wasser und mischen Sie es noch einmal, um die restlichen Natriumacetat zu entfernen. Dann die Probe gegen das Rohr, überschüssige Flüssigkeit zu entfernen und überträgt jede verarbeitete 5 Gramm dermal Probe auf frischen 50 ml konische Röhrchen zu komprimieren. Zum Extrahieren der Kollagen waschen die Probe zweimal in 2 Milliliter.075 molare Natrium-Citrat-Puffer pro Gramm der Probe. Verwerfen Sie die Überstände und komprimieren Sie die Proben nach jedem Waschgang zuvor unter Beweis gestellt hat. Fügen Sie nach der zweiten Wäsche eine frische Aliquote des Natrium-Citrat-Puffer hinzu, und führen Sie sechs sequenziellen Agitation Zyklen ohne Entfernen des Puffers zwischen jedem Zyklus. Jetzt übertragen Sie die Überstände auf einzelne Röhrchen und fügen Sie eine zusätzliche ein Milliliter.075 molare Natrium-Citrat-Puffer pro Gramm der Probe vor der Durchführung eines endgültigen Agitation-Zyklus. Als nächstes Zentrifugieren des Überstands wieder in eine zentrifugale Filter-Gerät um die extrahierten Kollagen zu reinigen. Schließlich speichern Sie die gereinigte Collage bei 4 Grad Celsius.

Nun, da das Kollagen gereinigt wurden, kann eine Kollagen-Hydrogel hergestellt und mit Zellen bilden ein Konstrukt technische Gewebe aufgefüllt. Um zu beginnen, mischen Sie die gereinigte dermale Kollagen in einem konischen Rohr. Dann fügen Sie die Zellen sofort die Kollagen-Projektmappe hinzu und platzieren Sie es auf dem Eis. Pipette das Eis kalte Mischung in eine sterile, nicht Gewebe kultiviert behandelt, Oberfläche, die Anlage und das Wachstum der Zellen außerhalb der Kollagen-Gel zu minimieren. Verwenden Sie eine Pipettenspitze die Lösung gleichmäßig verteilt. Lassen Sie das Gel bei Raumtemperatur ca. 10 bis 15 Minuten zu polymerisieren. Als nächstes decken Sie die Gele und verschieben Sie sie in einen Inkubator 37 Grad Celsius für weitere 60 Minuten zur Polymerisation zu beenden. Bei der Polymerisation wird das Gel undurchsichtig. Sobald polymerisiert, fügen Sie zwei bis drei Milliliter der Medien. Dann ist die besiedelten Hydrogel in Gewebekultur Studien einsatzbereit.

Nun, da Sie gelernt haben, zu konstruieren Kollagen Hydrogele, schauen wir uns einige praktischen Anwendungen dieser Materialien. Kollagen Hydrogele werden häufig um native Gewebe zu imitieren, wie hier gezeigt. Allerdings können Änderungen in der Kollagen-Fasern-Organisation in natürlichem Gewebe auftreten. Ausgerichteten Strukturen führt. Infolgedessen können veränderter Kollagen Matrizen in entweder zufällig oder ausgerichteten Konfigurationen konstruiert werden. Kollagen-Hydrogele werden oft als Gewebe Gerüste für die Entwicklung von künstlichen Geweben verwendet. Durch die Bereitstellung eine individuelle dreidimensionale Struktur für Zellen zu bewohnen, wird die Kollagen-Matrix anschließend reorganisiert, um die Struktur und Funktion des echten Gewebes zu imitieren. Z. B. Gerüste können mit Osteoblasten sitzen, die Zellen verantwortlich für die Knochenbildung, um die Matrix zu mehr eng zu reorganisieren ähneln, die Struktur und Funktion von native Knochengewebe.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Kollagen Hydrogele beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen Kollagenstruktur, wie es isoliert ist und die Herstellung von Kollagen Hydrogele zusätzlich zu seinen verschiedenen Anwendungen auf dem Gebiet der Biotechnologie. Danke fürs Zuschauen!

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