An innovative biofabrication technique was developed to engineer three-dimensional constructs that resemble the architectural features, components, and mechanical properties of in vivo tissue. This technique features a newly developed sacrificial material, BSA rubber, which transfers detailed spatial features, reproducing the in vivo architectures of a wide variety of tissues.
Тканевые каркасы играют решающую роль в процессе регенерации тканей. Идеальный каркас должен выполнить ряд требований, таких как наличие надлежащего состава, целевого модуля, и четко определенными архитектурными особенностями. Биоматериалы, которые воспроизводят внутреннюю архитектуру естественных тканей в жизненно важны для изучения заболеваний, а также для облегчения восстановления утерянных и искаженной мягких тканей. Новую технику biofabrication был разработан который сочетает современные изображения, трехмерной печати (3D), и селективной ферментативной активности создать новое поколение биоматериалов для исследований и клинического применения. Разработан материал, бычий сывороточный альбумин каучук, является реакция под давлением в литейную, которая поддерживает конкретные геометрические особенности. Это расходуемый материал позволяет надлежащей передаче архитектурных особенностей к естественному каркасный материал. Прототип состоит из 3D коллагеновой матрицей с 4 до 3 мм каналов, которые ReprESENT разветвленную архитектуру. Эта статья подчеркивает использование этой техники biofabrication для генерации природных конструкций. Этот протокол использует компьютерное программное обеспечение с (CAD), чтобы изготовить прочную форму, которая будет реакция вводили BSA каучука с последующим ферментативным расщеплением резины, оставляя его архитектурные особенности в пределах каркасной материала.
В тканевой инженерии области возможность изготовления каркасов ткани является жизненно важным. Подходящий каркас ткань имеет 3D структуру, состоит из биосовместимых материалов, и имитирует в архитектуре ткани естественных способствовать росту и ремоделирования клеток и тканей. Это каркас должен позволять транспортировку питательных веществ и удаление отходов 1-4. Одним из главных препятствий в производстве этих каркасов является способность повторять конкретные геометрические особенности в биосовместимого материала. Несколько методов biofabrication сообщалось контролировать геометрические характеристики этих каркасов, примеры электроформования 5-8, растворитель литье 9, стереолитографии 10, и 3D-печати 11, среди других. Эти методы лишены в обеспечении относительно легко переносить контролируемых внутренних и внешних архитектурных особенностей, которые дорого, ограничиваются их разрешения и печатными ( <em> например, датчик форсунки, ограничение материал), или требует проведения пост-изготовление которых требует длительного периода времени, чтобы произвести жизнеспособные каркасов 12.
Во многих коммерческих системах изготовления, создание внутренних пустот, каналов и функций достигается применением песка или других подходящих съемных или жертвенные материалы. Металл или пластик часть формируется вокруг песчаной форме, и как только она затвердевает, песок удаляется. В той же манере, что следующее поколение биоматериалов нуждается в biosand эквивалент. Таким образом, резиновое БСА был разработан в качестве замены для biosand. Резины БСА является недавно сформулированы материал, который состоит из бычьего сывороточного альбумина, сшитой с помощью глутаральдегида. Конечной целью является воссоздание конкретных архитектурных особенностей в биоразлагаемых коллагеновой матрицей. Характеристики жертвенного biorubber который поддерживает и размерную точность с плесенью исходного ткани описаны.
<p clосел = "jove_content"> Несколько комбинации BSA и глутарового альдегида концентрациях тестировали с использованием различных растворителей. Этот материал был создан в результате реакции между BSA и глутаральдегид. BSA резина может быть реакцией вводят в запутанных геометрий форм тканей. Сшитый БСА трипсином лабильны и легко переваривается под действием фермента при умеренных рН и температурных условий. И наоборот, нетронутыми тип коллагена очень устойчив к трипсина пищеварения. Эти особенности были капитализированы выборочно удалить BSA резину, оставляя коллаген позади. Настоящая работа состояла в определении идеальные параметры, необходимые для получения лабильный плесени, которые могут доставить определенные архитектурные особенности к биосовместимого эшафот. Конкретные особенности, которые были оценены включены смешиванию, ферментативного расщепления, несущую нагрузку, и способность быть реакция впрыскивается в негативной форме. Сочетание 30% BSA и 3% глутаральдегида отвечает этим требованиям. Этот протокол обеспечивает necessичных руководящих принципов, чтобы создать эти трехмерные каркасы. Прототип состоит из коллагеновой матрицей, которая представляет собой разветвленную архитектуру с одним притоком и два выпускной канал с диаметром 4- и 3-мм соответственно. Этот метод имеет потенциал, чтобы имитировать макро- и микро-сред интересующей ткани. Эта технология обеспечивает жизнеспособную методику для доставки конкретного геометрическую полезно биоразлагаемого материала в относительно легкой и своевременное дело с высокой точностью, которая может быть настроен, чтобы имитировать виво эластичность тканей в и другие характеристики интересующей ткани.Biofabrication является весьма междисциплинарной областью, в которой биологии и инженерных принципов слияния для создания сложных материалов, которые имитируют родной ткани. Для того чтобы добиться этого, существует потребность в разработке методов, которые используют информацию, собранну…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by NIH-NIDCR IRO1DE019355 (MJ Yost, PI), and NSF-EPSCoR (EPS-0903795).
Collagen type I | Collagen extracted from calf hide | ||
Hydrocloric Acid (HCl) | Sigma-Aldrich | 7647-01-0 | |
Phosphate Buffer Solution (PBS Tablets) | MP Biomedical | U5378 | 1 tablet per 100 mL makes 1XPBS |
Albumium from bovine serum (BSA) | Sigma-Aldrich | A9647 | |
Glutaraldehyde | Sigma -Aldrich | G5882 | Toxic |
Lard | Fields | 3090 | |
Stainless Steel Molds | Milled using Microlution Machine | ||
Air Brush Kit | Central Pneumatic | 47791 | |
Mixing Tip for double syringe | Medmix | ML2.5-16-LLM | Mixer, DN2,5X16, 4:1 brown, med |
Small O ring for double syringe | Medmix | PPB-X05-04-02SM | Piston B, 5mL, 4:1, PE natural |
Double Syringe cap | Medmix | VLX002-SM | Cap, 4:1/10:1, PE brown, med |
Big O ring for double syringe | Medmix | PPA-X05-04-02SM | Piston A, 5 mL, 4:1 |
Double Syringe | Medmix | SDL X05-04-50M | Double syringe, 5 mL, 4:1 |
Double Syringe Dispenser | Medmix | DL05-0400M | Dispenser, 5 mL, 4:1, med , plain |
Laminim | 3.6 mg/mL- extracted USC lab | ||
20 mL Syringe Luer Lock Tip | BD | 302830 | |
Luer Lock Caps | Fisher | JGTCBLLX | |
HEPES | Sigma -Aldrich | H4034 | |
Gibco Minimum Essential Media 10X (MEM) | Life Technologies | 1143-030 | |
Trypsin | Life Technologies | 27250-018 | |
UV Crosslinker | Spectroline UV | XLE1000 | |
Sodium Cloride (NaCl) | Fisher | S271-10 | To prepare Mosconas |
Potassium chloride (KCl) | Sigma -Aldrich | P5405-250 | To prepare Mosconas |
Sodium Bicarbonate (NaHCO3) | Fisher | BP328-500 | To prepare Mosconas |
Glucose | Sigma -Aldrich | G-8270 | To prepare Mosconas |
Sodium Phosphate didasic (NaH2PO4) | Sigma-Aldrich | S-7907 | To prepare Mosconas |
Sterile Filter for syringes | Corning | 431224 |