Postproduction Behandling av Electrospun Fibre for Tissue Engineering
Summary
Electrospun stillasene kan behandles etter produksjon for tissue engineering applikasjoner. Her beskriver vi metoder for å spinne komplekse stillasene (med påfølgende sentrifugering), for å lage tykkere stillasene (av multi-lagene ved hjelp av varme eller damp annealing), for å oppnå sterilitet (aseptisk produksjon eller sterilisering post produksjon) og for å oppnå hensiktsmessige biomekaniske egenskaper.
Abstract
Electrospinning er et vanlig og allsidig metode for å produsere stillaser (ofte nedbrytbart) for 3D tissue engineering. 1, 2, 3 Mange vev in vivo gjennomgå toaksiale distensjon i varierende grad for eksempel hud, blære, bekkenbunnen og selv den harde gane som barn vokse. I produsere stillasene for disse formålene er det behov for å utvikle stillasene av hensiktsmessige biomekaniske egenskaper (enten oppnås uten eller med celler) og som er sterile for klinisk bruk. Fokuset i denne artikkelen er ikke hvordan å etablere grunnleggende electrospinning parametre (som det er omfattende litteratur om electrospinning), men på hvordan du endrer spunnet stillasene post produksjon slik at de passer for tissue engineering formål – her tykkelse, mekaniske egenskaper og sterilisering (kreves for klinisk bruk) er vurdert og vi også beskrive hvordan celler kan dyrkes på stillasene og utsatt for toaksiale påkjenning å betingelse dem for spesifikke applikasjoner.
Electrospinning tendens til å produsere tynne ark, som electrospinning kollektoren blir belagt med isolerende fiber blir det en fattig dirigent slik at fibrene ikke lenger innskudd på den. Derfor vi beskriver tilnærminger til å produsere tykkere konstruksjoner av varme eller damp annealing øke styrken stillasene, men ikke nødvendigvis den elastisitet. Sekvensielle spinning av stillasene av ulike polymerer for å oppnå komplekse Stillasene er også beskrevet. Sterilisering metoder kan påvirke styrke og elastisitet av stillaser. Vi sammenligner tre metoder for deres virkninger på de biomekaniske egenskapene på electrospun stillasene av poly melkesyre-co-glykolsyre (PLGA).
Imaging av celler på stillasene og vurdering av produksjon av ekstracellulær matrix (ECM) proteiner i celler på stillasene er beskrevet. Dyrkning celler på stillasene in vitro kan forbedre stillas styrke og elastisitet, men tissue engineering literature viser at cellene ofte ikke klarer å produsere passende ECM når dyrket under statiske betingelser. Det er få kommersielle systemer tilgjengelig tillate at en til kultur celler på stillasene under dynamiske condition regimer -. Ett eksempel er det Bose Electroforce 3100 som kan brukes til å utøve en condition program på celler i stillasene holdt ved hjelp av mekaniske grep i løpet av noen media fylt kammer 4 En tilnærming til et budsjett cellekultur bioreaktor for kontrollert forvrengning i 2 dimensjoner er beskrevet. Vi viser at cellene kan bli overtalt til å produsere elastin under disse forholdene. Endelig vurdering av de biomekaniske egenskapene til bearbeidede stillasene dyrket med eller uten celler er beskrevet.
Protocol
Discussion
Electrospinning er en meget populær teknikk for å produsere stillasene for tissue engineering. 14, 15, 16 mens det er relativt enkelt å produsere grunnleggende electrospun stillasene for eksperimentell bruk teknikken er også komplekse og mangefasetterte med mange variabler. 6 Det er mange studier som beskriver hvordan electrospinning parametre bestemme stillaset produsert. I denne studien er fokus på det betydelige utfordringer innlegget produksjonen å gjøre stillasene av hensiktsmessige ark…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker BBSRC for finansiere en doktorgrad for Mr. Frazer Bye.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Poly lactic-co-glycolic acid | Sigma Aldrich | ||
| Poly lactic acid | Sigma Aldrich | 81273 | Inherent viscosity ~2.0dl/g |
| Poly ε-caprolactone | Sigma Aldrich | ||
| Poly hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate 12:1 | Goodfellow | 578-446-59 | PHB88/PHV12 |
| Dichloromethane | Sigma Aldrich or Fisher | 270997 or D/1850/17 | >99.8% contains 50-150ppm amylene stabiliser |
| 50 multi coloured balloons | Wilkinson’s Hardware Stores Ltd. | 0105790 | |
| Goat anti-rabbit IgG (FC):FITC | AbDserotec | STAR121F | |
| Rabbit anti-human alpha elastin | AbDserotec | 4060-1060 | |
| Screw Cap GL45 PP 2 Port, pk/2 | SLS | 1129750 | |
| 4′,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride | Sigma Aldrich | 32670 | |
| CellTracker green CMFDA | Invitrogen | C7025 | |
| CellTracker red CMTX | Invitrogen | C34552 |
References
- Canton, I., McKean, R., Charnley, M., Blackwood, K., Fiorica, C., Ryan, A., MacNeil, S. Development of an Ibuprofen-releasing biodegradable PLA/PGA electrospun scaffold for tissue regeneration. Biotechnology and bioengineering. 105, 396-408 (2010).
- Blackwood, K., McKean, R., Canton, I., Freeman, C., Franklin, K., Cole, A., Brook, I., Farthing, P., Rimmer, S., Haycock, J., Ryan, A., MacNeil, S. Development of biodegradable electrospun scaffolds for dermal replacement. Biomaterials. 29, 3091-3104 (2008).
- Yang, F., Maurugan, R., Wang, S., Ramakrishna, S. Electrospinning of nano/micro scale poly(L-lactic acid) aligned fibers and their potential in neural tissue engineering. Biomaterials. 26, 2603-2610 (2005).
- Sittichokechaiwut, A., Edwards, J. H., Scutt, A. M., Reilly, G. C. Short bouts of mechanical loading are as effective as dexamethasone at inducing matrix production by human bone marrow mesenchymal stem cell. Eur. Cell Mater. 20, 45-57 (2010).
- Sill, T. J., von Recum, H. A. Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering. Biomaterials. 29 (13), 1989-2006 (2008).
- Deitzel, J., Kleinmeyer, J., Harris, D., Beck Tan, N. C. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles. Polymer. 42, 261-272 (2001).
- Fridrikh, S., Yu, J., Brenner, M., Rutledge, G. Controlling the fiber diameter during electrospinning. Physical review letters. 90, 1-4 (2003).
- Fong, H., Chun, I., Reneker, D. Beaded nanofibers formed during electrospinning. Polymer. 40 (16), 4585-4592 (1999).
- Selim, M., Bullock, A. J., Blackwood, K. A., Chapple, C. R., MacNeil, S. Developing biodegradable scaffolds for tissue engineering of the urethra. BJU Int. 107 (2), 296-302 (2010).
- Tong, H. -. W., Wang, M. An investigation into the influence of electrospinning parameters on the diameter and alignment of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibers. Journal of Applied Polymer Science. 120 (3), 1694-1706 (2011).
- Tong, H. -. W., Wang, M. Electrospinning of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibrous tissue engineering scaffolds in two different electric fields. Polymer Engineering & Science. 51 (7), 1325-1338 (2011).
- Retzepi, M., Donos, N. Guided Bone Regeneration: biological principle and therapeutic applications. Clinical oral implants research. 21, 567-576 (2010).
- Moreau, J., Caccamese, J., Coletti, D., Sauk, J., Fisher, J. Tissue engineering solutions for cleft palates. Journal of oral maxillofacial. 65, 2503-2511 (2007).
- Yang, F., Both, S., Yang, X., Walboomers, X., Jansen, J. Development of an electrospun nano-apatite/PCL composite membrane for GTR/GBR application. Acta biomaterialia. 5, 3295-3304 (2009).
- Yoshimoto, H., Shin, Y., Terai, H., Vacanti, J. A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering. Biomaterials. 24, 2077-2082 (2003).
- Telemeco, T., Ayres, C., Bowlin, G., Wnek, G., Boland, E., Cohen, N., Baumgarten, C., Mathews, J., Simpson, D. Regulation of cellular infiltration into tissue engineering scaffolds composed of submicron diameter fibrils produced by electrospinning. Acta biomaterialia. 1, 377-385 (2005).
