Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Automatiserad Robotic Doserings Teknik för Surface utvecklings- och Bioprinting av celler

doi: 10.3791/54604 Published: November 18, 2016

Abstract

Detta manuskript beskriver införandet av cellvägledningsfunktioner, följt av direkt leverans av celler till dessa funktioner i en hydrogel bioink användning av en automatiserad robotdoseringssystem. Den speciella bioink valdes eftersom det tillåter celler att sedimentera mot och avkänna de funktioner. Doseringssystemet bioprints viabla celler i hydrogel bioinks med användning av en mottrycks assisterad skrivarhuvudet. Emellertid genom att ersätta skrivhuvud med en vass penna eller skalpell, dispenseringssystemet kan också användas för att skapa topografiska cues genom ytetsning. Pennan rörelsen kan programmeras i steg om 10 | j, m i X-, Y- och Z-riktningarna. De mönstrade spår kunde orientera mesenkymala stamceller, som påverkar dem att anta en långsträckt morfologi i linje med spåren 'riktning. Mönstringen kan utformas med hjälp av plottning programvara i raka linjer, koncentriska cirklar, och sinusvågor. I ett efterföljande förfarande, fibroblaster och mesenkymala stamceller suspenderades i en 2% gelatin bioink, för bioprinting i ett mottryck driven strängsprutningsskrivhuvudet. Celllager bioink därefter ut genom att använda samma programmerade koordinaterna som används för etsning. De bioprinted celler kunde känna av och reagera på de etsade funktioner vilket framgår av deras långsträckt orientering längs riktningen av de etsade spåren.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Avsiktlig mönstring av cell placering möjliggör bildandet av kulturer som efterliknar in vivo cellulära organisation 1. I själva verket kan forskning om samspelet mellan flera celltyper bistås genom att organisera deras rumsliga placering 2,3. De flesta mönstring system förlitar sig på ytan modifieringsförfaranden för att främja eller förhindra celladhesion med efterföljande passiv cell nedfall. Bioprinting erbjuder rumsliga och tidsmässiga kontroll över cellfördelningar 1. Utöver dessa funktioner har bioprinting beskrivits som ett tekniskt okomplicerad, snabb och kostnadseffektiv metod för att generera geometriskt komplicerade ställningar 4. Den använder dator design mjukvara och tillåter införandet av celler in i tillverkningsprocessen 4.

Bioprinting system har kategoriseras baserat på verksamhetsprinciper som laserbaserade, bläckstrålebaserad eller extrudering baserade 4. Extrudering bioprinting har beskrivits som den mest lovande eftersom den tillåter tillverkning av organiserade konstruktioner av kliniskt relevanta storlekar inom en realistisk tidsram 4-6. Den utförs genom antingen mekanisk eller baktryck assisterad strängsprutning av en cellbärande hydrogel bioink. I metoden som presenteras här, tillbakaextraherades tryck som användes. Såsom nämnts, är cellerna levereras i en cytocompatible bioink. Sådan bioink bör stödja leveransen av celler utan att producera skadliga skjuvspänning, och vara av en tillräcklig viskositet för att bibehålla integriteten hos den tryckta spår, utan att kollapsa eller sprida (kallad "färgblödning") 7-10.

Interaktionen av celler med sin vidhäftande yta är känd för att påverka cellbeteende. Yttopografin kan styra cellform, orientering 11, och till och med den fenotypen. I synnerhet, har tillverkningen av spår och kanaler visats induceraen sträckt, långsträckt morfologi på flera celltyper. Antagandet av denna morfologi har visat sig påverka fenotypen av multipotenta och pluripotenta celler. Till exempel, då de är inriktade på spår, mesenkymala stamceller (MSC) uppvisar tecken på differentiering mot kardiomyocyter 12,13 och vaskulära glatta muskelceller anta den kontraktila fenotypen över den syntetiska 10,14-17.

Cellen anpassa kanaler eller spår kan genereras på en polymer yta via ett antal metoder, till exempel djup reaktiv jonetsning, elektronstrålelitografi, direkt laserutskrift, femtosecond laser, fotolitografi och plasmatorretsning 18. Dessa tillvägagångssätt är ofta tidskrävande, kräver komplex apparatur och kan vara begränsande i form av mönstret genereras. Dessutom behöver de inte synkronisera mönstring med bioprinting och inte tillåter omedelbar cellularization. Den koordinerat kontrollerad rörelse av en automatiseraddispenseringssystem kan följa komplexa mönster för avsättningen av lösningar. Här kan vi visa hur mikroskala-kontrollerad rörelse kan utnyttjas för att skapa kanaler för cell orientering. En skärpt penna eller skalpell är fäst vid skrivhuvudet i stället för den strängsprutnings sprutan och utrustningen kan sedan etsa polymerytan under ledning av den plottning programvara. Metoden ger mångsidighet i mönsterkonstruktion och är tillämplig på polymera material som vanligtvis används i bioteknik, såsom polystyren, PTFE, och polykaprolakton. Som ett efterföljande steg på etsnings kan celler bioprinted direkt till de repade spåren. Gelatinet bioink utnyttjas här kunde både underhålla spår och låta de deponerade cellerna att känna de etsade funktioner. Mesenkymala stamceller bioprinted till de etsade spåren visades långsträckt utmed dem i skilda linjer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

OBS: Detta protokoll beskriver användningen av en mottrycks assisterad robotdispenseringssystem (figur 1 A) som en yta etsning (Figur 1B) och extrudering baserade bioprinter (Figur 1C) 10.

1. Ändring av polystyrenytan

  1. Använd 1 mm polystyren ark eftersom polystyren vävnadsodlingsplattor tenderar att böja uppåt i mitten, förstör höjden konsekvens av både etsning och utskrift.
    OBS: Som arken polystyren inte ändras för celladhesion, är plasmabehandling utförs.
  2. Syreplasmabehandling.
    1. Först väljer ett tryck på 2 bar på regulatorn av syrecylindern är ansluten till plasmamaskin. Slå sedan plasma maskinen och mata in följande villkor i maskinen kontrollpanel: 150 W, 30 sscm av syre, 10 min (för makt, gasflöde och tid respektive).
    2. Placera polystyren substratE i plasmakammaren, täta luckan och tryck på startknappen på kontrollpanelen. Blötsyreplasmabehandlade polystyren substrat i fetalt bovint serum och inkubera vid 37 ° C under 2 h före tvättning tre gånger 1x fosfatbuffrad saltlösning (PBS).

2. Programmering tryckmönster

  1. Använda Programmet First Etch ytan med en penna eller skalpell.
    1. När du använder en penna, sätta en 1,5 mm diameter textil nål (från insidan med stor omsorg) in i munstycket av en doseringsspruta (antingen 5 eller 10 ml) tills den blir fastkilad och säkras. Vid användning av en skalpell, välja en rund hanteras skalpell så att den kan fästas i klämmekanismen av tryckarmen.
      OBS! Pennan etsar böjda mönster bättre än skalpellblad.
    2. När första försök att skapa en bioprinted arrangemang, skissa det önskade mönstret på rutat papper med numrerade axlar för att generera XY-koordinater. Därefter, ins koordinaterna för etsat / bioprinted mönster i kalkylprogram (Figur 2).
      OBS: Den "önskade mönstret" kan vara i många former, såsom linjär, S-formad, eller cirkulär. Valet beror på den experimentella modellen krävs, såsom parallella linjer linjära för differentieringen av MSCs till kardiomyocyter som visats här. Spridningen graffunktion tillåter visualisering av den föreslagna tomten mönster.
    3. Öppna trycket / dispensering programvara. Välj "Program> Lägg till program" följt av "Redigera> Lägg till punkt" för att ställa in programmet. Exportera x- och y-koordinatvärden som erhållits från kalkylbladet till trycket / dispense programvara med hjälp av "Klipp och klistra" -funktion.
    4. Kalibrera "z" height av roboten före varje körning för att placera pennan / tryck munstycke på ytan.
      1. I trycket / dispensering programvara, välj "Robot" alternativet, klicka på "Ändra Mode &# 34; och aktivera "Lära läge" alternativet. När du har valt möjliggör programvaran "Jog" funktion av roboten.
      2. Jogga, först initiera roboten till standardläge genom att välja följande kommandon från menyraden; "Robot> Meca Initiera" och välj sedan "Robot> Jog". Mata in siffervärden (i mm) i "X och Y slots" som krävs för att placera pennan exakt på ursprunget av mönstret.
      3. Därefter att mata in ett numeriskt värde (i mm) i "Z slot" placera pennan eller tryckmunstycke i kontakt med ytan men inte flex eller indrag ytan. Denna punkt betecknas som "Z" startvärde.
        OBS: Djupet av varje spår kan varieras enkelt med hjälp av Z-höjd av systemet. Spåren hos 40, 80, och 170 | j, m demonstreras att skära in i ytan på 1 mm tjocka polystyren ark (figur 4 och tabell 1).
    5. Välja print instruktion för varje koordinatpunkter, det vill säga, "Start av linje Dispense" för att definiera den första punkten och tryck initiering, "Line Passing" för att beteckna de mellanliggande punkter och "End of Line Dispense" för att signalera till roboten för att avsluta upplaga.
    6. Kommunicera programmet till roboten genom att välja följa kommandon från den övre menyraden: "Robot> Skicka C & T Data".
    7. Initiera etsningen / upplaga, genom att ändra roboten till "Kör" -läge. Gör detta genom att välja "Robot> Ändra läge> Växla driftläge" från den övre menyraden.
    8. Starta utskriften genom att trycka på den gröna "startknappen" på robot dispenser konsolen.

3. Upprättande och utskrift av cellinnehållande Gelatin Bioink

  1. Lös upp 2% gelatin i Minimum Essential Medium Alpha Medium (aMEM) (kompletterat med 10% FBS och 2% antibiotikum / antimycotic) vid 60 ° C under 2 h för att framställa de bioink lösningar.
  2. Pre-kultur Röda fluorescerande protein som uttrycker mesenkymala stamceller (RFP-MSC) till 70% sammanflytning i 10 cm vävnadsodlingsskålar med hjälp av aMEM / 10% FBS. Frigöra de bifogade celler i suspension genom avlägsnande av mediet och beläggning med 1x trypsin-EDTA-lösning under 5 min vid 37 ° C.
  3. Pelletera cellerna genom centrifugering vid 1000 x g under 5 min och avlägsna supernatanten. Resuspendera cellpelleten i 0,5 ml 1 x PBS och räkna celltätheten med användning av en hemocytometer.
  4. Efter att ha låtit bioink svalna till rumstemperatur, blanda försiktigt i en tillräcklig volym till suspensionen av RFP-MSC: er i bioink för att uppnå en slutlig koncentration av 5 x 10 6 celler ml-1.
  5. Häll cellbärande bioink in i en tryckspruta med munstycket tätas. Chill den laddade sprutan till 4 ° C för att uppnå en tryckbar viskositet.
  6. Placera den laddade sprutan på automatiseraderobotdispenseringssystem och fästa lufttrycksledningar. Ta bort sprutans Luer tätning och bifoga utskriftsmunstycket.
  7. Extrudera cellularized bioinks i tunna linjer med 0,05 MPa mottryck, vid 5 mm / sek skrivhastighet från en 10 ml spruta via en 27 G nål / munstycke (avsmalnande rekommenderas över cylindriska) på en polystyrenfilm yta, efter förprogrammerade nedfall mönster som beskrivs i steg 2,1 för att placera cellularized bioink på pre-etsade spåren.
  8. Efter 1 h inkubation vid rumstemperatur, tillsätt 10 ml tillväxtmedium (kompletterat med 10% FBS och antibiotika) och inkubera cellerna under 24 h (för att tillåta cellerna att känna av och reagera på de etsade funktioner) innan visning med användning av ett inverterat fluorescensmikroskop vid 10X förstoring.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

De representativa resultat visar att mottrycket assisterad robotdispenseringssystemet kan användas som en strängsprutningsbaserad bioprinter för utförande både ytetsning och bioink utskrift (Figur 1 A). Det kan användas för generering av etsade spår i polymerytor, och att därefter skriva ut en cellbärande bioink direkt till de funktioner (figur 1 B och C).

Både etsning och utskrift bestäms av de programmerade koordinaterna (Figur 2) matas in i trycket / dispense programvara som gör utskrift av linjära, böjda och radiella mönster som krävs för tillämpningen (Figur 3 AC). De Z-axelinställningar möjliggöra styrning av den etsade spårdjupet (fig 4 och tabell 1).

efter bytepennan med en hydrogel skrivhuvud, programmeringen att samordnade etsningen kunde återanvändas för att göra det möjligt för robotdispenseringssystem för att leverera den cellbärande bioink direkt till de etsade spåren följande samma design (Figur 3 D och E). Såsom kan observeras i fig 5 A och B, stamcellema ympades genom bioprinting inom bioink småningom sedimentet till ytan, och känna av och långsträckt utmed riktningen för etsning inom diskreta linjer. Cellerna ympades i odlingsmedium utan bioprinting linje i riktning av funktionerna, men de täckte hela ytan (Figur 5 C), vilket bevisar att bioink begränsar cellerna till den tryckta spår. Utan etsade funktioner, celler sådda i odlingsmedier visar ingen orientering eller inriktning (Figur 5 D).

Figur 1
Figure en. Den automatiserade robotdoseringssystem (A) Apparaten anpassas med införandet av en vass penna (fäst i en spruta) central till skrivhuvudet som etsar koncentriska ringar på en polystyren slide (B). Skrivhuvudet kan sedan omvandlas till extrudera cellbärande gelatin bioink, med mottryck assisterad extrudering, och insättning på det tidigare etsade mönstret (C). Denna siffra har modifierats Bhuthalingam et al. 2015 10.

figur 2
Figur 2: Rita xy-koordinater i ett kalkylprogram Skärmdumpen som visas här visar att den plottade xy-koordinater skapat en sinusvåg mönster som framgår av diagrammet tomt.. Dessa koordinater var bidrag till plottning programvara med hjälp av kopiera / klistra infungera.

Figur 3
Figur 3:. Etsad mönster mångsidighet Koordinaterna programmerats in i plottning programvara kunde etsa linjär (A), sinusformad (B) och koncentriska cirklar (C). Spåren etsade i polystyren direkt kunde tryckas på med hydrogelen bioink under det efterföljande steget (D) och (E). Denna siffra har modifierats Bhuthalingam et al. 2015 10.

figur 4
Figur 4:. Etsad spårdjupet Djupet av den etsade spåret kan regleras genom z-axelstyrning av dispenseringssystemet. Bilder (A) till (C) visar uppifrån och(D) till (E) visar tvärsnittet. Roboten var programmerad att etsa ytan till ett djup av 40 ((A) och (D)), 90 ((B) och (E)) och 180 | j, m ((C) och (F)). Närheten av det programmerade djupet och faktiska etsade djup visas i tabell 1. Denna siffra har ändrats från Bhuthalingam et al. 2015 10.

figur 5
Figur 5: Bioink levererade mesenkymala stamceller RFP-MSC tryckta i bioink på de etsade mönster kunde känna de särdrag som framgår av deras långsträckta morfologi och inriktning med spåren (A) och (B) jämfört med celler seedade på. funktioner utan bioink (dvs i odlingsmedium) (C </ strong>) och en icke-mönstrad yta (D). Denna siffra har modifierats Bhuthalingam et al. 2015 10.

Programmerade djupet (pm) Etsade spårdjup (| im)
40 35 ± 7
90 81 ± 6
180 175 ± 3

Tabell 1:. Jämförelse av programmerad kontra faktiska etsning djup på polystyren Denna siffra har modifierats Bhuthalingam et al 2015 10..

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Det kritiska steget i detta förfarande är den faktiska bioprinting leverans av stamceller som processen måste tillåta cellsedimentering till funktioner, skriva ut utan bioink spridning / blödning, levererar celler utan skjuvspänning celldöd och inte utlöser differentiering mot oönskad härstamning.

Om den förväntade celljustering inte inträffa, då bioink viskositeten bör utvärderas för dess lämplighet för utskrift. Det är viktigt att den bioink tillåter cellerna att sedimentera till den mönstrade polymerytan. Koncentrationen av den bioink polymeren kan minskas eller dess temperatur ökas (upp till ett maximum av 37 ° C), för att minska viskositeten och befrämja cellsedimentering. Dock kan dessa minskningar orsaka bioink att sprida / blödning efter utskrift. Här föreslår vi användning av 2% gelatin (vikt / volym) löst i 1 x PBS. Om cellkoncentrationen efter utskrift visas reduceras, då skjuvspänningen induceras av utskrift kan ha äventyratlivskraft tryckta cellerna 7. Kontrollera cellerna i bioink före och efter utskrift med en lönsamhetsanalys som aktiveringen av resazurin fluorescens 7. Dessutom, om bioprinted stamceller i kontakt med ytan, men inte justera, så är det möjligt skjuvspänningen under utskrift minskade sin multipotens genom att utlösa en oönskad differentieringsvägen. Efter tryck stemness kan bedömas genom fluorescensaktiverad cellsortering (FACS) analys med användning av stamcellsmarkörer såsom CD 29 10,19,20. Om det visar sig att skjuvspänningen är att ha skadliga effekter på cellerna, då bioink tryckviskositeten kan reduceras genom att lägga till eller byta ut den bioink polymer med en skjuvförtunning en, såsom alginat, Pluronic F127, hyaluronsyra, gellangummi, gelatin metakrylat eller polyetylenoxid 19, 21-25.

Slutligen, andra aspekter som kan optimeras inkluderar utskrifts mottryck, bioink celldensitet,och munstycksdiameter. Mottrycket kräver optimering för att viskositeten hos bioink och kan ändras för att erhålla ett diskret obruten spår. En hög cellkoncentration kan öka bioink viskositeten och täppa skrivarhuvudet. Men denna extruderingsprocessen möjliggöra tryckning av relativt högre densiteter cell än andra bioprinting metoder 26,27. Valet av utskriftsmunstycket mätaren bör övervägas eftersom munstycken med liten diameter kan ge en finare spår, men kommer att vara benägna att igensättning. Avsmalnande munstycken har visat sig fungera bättre eftersom samma flödeshastighet kan uppnås som en cylindrisk munstycke men till en lägre skjuvspänning sålunda förbättrad cellviabilitet 28.

Mottrycket assisterad avsättningsmetod, även kallad extrudering bioprinting, har mindre upplösning än andra celltryck metoder såsom bläckstråle och laser hjälp metod på grund av att den minsta programmerbara steglängd och spridningen av den EMERGing bioink. Emellertid är mottrycks extruderingsutrustning mest lätt modifieras för införande av en etsnings pennan. Andra metoder för framställning av spår såsom mikro-mönstring med hjälp av fotolitografi följt av PDMS gjutning har betydligt fler steg än robot etsning och metoden är mindre mångsidig till att ändra befintliga mönster eller producerar nya 12,15,29-31.

Denna metod erbjuder ett verktyg för in vitro-studie av cellinteraktioner där positionen, orientering och arrangemang av en eller flera celltyper är viktiga. Flera celltyper inklusive mesenkyma stamceller, fibroblaster, och glatta muskelceller är kända för att rikta in på ytspår 1,10,14,18. De etsade mönster, som presenteras här, kan modifieras och omtryckt mycket snabbt och med lätthet. Detta är av intresse eftersom ytan mönstring med spår har använts i studien av cellvidhäftning, morfologi, migration och stamcellsdifferentiering. Dessutom it har också tillämpats på neurala och muskuloskeletala tissue engineering 18, 32,33. Eftersom spåren gör spela en roll i celldifferentiering eller fenotyp reglering i flera celltyper, kan denna metod användas för att skapa spår, för att underlätta differentiering och att deponera celler i diskreta rader, så att skärmarna kan utföras. För närvarande är vi bedöma den här metoden för att främja anisotrop cellarrangemang av celler för framställning av cardiomyocyte cellskikt, som den cellulära inriktning är viktig för funktionen av hjärtvävnad 12-14,34.

Tillvägagångssättet visat här använder en löslig bioink som så småningom kommer att försvinna. Om emellertid en mer permanent hydrogel täckning krävs, då upptagandet av mikrobiell transglutaminas kan tvärbinda och stabilisera protein hydrogeler såsom gelatin baserade sådana utan negativa effekter på cellerna 9, 35. Bioinks kan också utnyttjar metakrylerade polymerer för UV initierade crosslinking cellbärande hydrogeler i cytocompatible sätt 36. Men i vår erfarenhet, visade det sig att transglutaminas tvärbindning ges för en förbättrad samverkan mellan hydrogelen och polymerytan (mindre lätt delamineras), och en mer cytocompatible miljö jämfört med poly (etylenglykol) diakrylat (PEGDA) hydrogel 37.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Robotic Dispensing System Janome 2300N
Plasma Machine Femto Science Covance
USB Microscope
Optical Microscope Olympus IX71
Name Company Catalog Number Comments
Software
Spreadsheet Excel Excel
Printing Co-ordinate Software Janome JR C-Points
Imaging Software National Institutes of Health (NIH) ImageJ
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Stylus (Blade) OLFA AK-5
5 ml printing syringe San-ei Tech SH10LL-B
30 G printing needle San-ei Tech SH30-0.25-B
1 mm polystyrene sheets Purchased locally
Fetal bovine serum Invitrogen  10270-098
Phosphate buffered saline Invitrogen
Gelatin from porcine skin, Gel strength 300, Type A Sigma Aldrich 9000-70-8
αMEM Invitrogen 41061-029
Antibiotc antimycotic Sigma Aldrich A5955-100ML
Red Fluorescent Protein Mesenchymal Stem Cells (RFP-MSCs) Cyagen Biosciences Incorporation RASMX-01201

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ma, Z., et al. Cell and Organ Printing. Ringeisen , R. B., Spargo, J. B., Wu, K. P. Springer. Netherlands. 137-159 (2010).
  2. Kaji, H., Camci-Unal, G., Langer, R., Khademhosseini, A. Engineering systems for the generation of patterned co-cultures for controlling cell-cell interactions. Biochim Biophys Acta. 1810, (3), 239-250 (2011).
  3. Goubko, C. A., Cao, X. Patterning multiple cell types in co-cultures: A review. Materials Science and Engineering: C. 29, (6), 1855-1868 (2009).
  4. Pati, F., Jang, J., Lee, J. W., Cho, D. W. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. Academic Press. 123-152 (2015).
  5. Derby, B. Printing and prototyping of tissues and scaffolds. Science. 338, (6109), 921-926 (2012).
  6. Malda, J., et al. 25th anniversary article: Engineering hydrogels for biofabrication. Adv Mater. 25, (36), 5011-5028 (2013).
  7. Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., Dubruel, P. A review of trends and limitations in hydrogel-rapid prototyping for tissue engineering. Biomaterials. 33, (26), 6020-6041 (2012).
  8. Skardal, A. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. Academic Press. 1-17 (2015).
  9. Irvine, S. A., et al. Printing cell-laden gelatin constructs by free-form fabrication and enzymatic protein crosslinking. Biomed Microdevices. 17, (1), 16 (2015).
  10. Bhuthalingam, R., et al. A novel 3D printing method for cell alignment and differentiation. International Journal of Bioprinting. 1, 57-65 (2015).
  11. Curtis, A., Wilkinson, C. Topographical control of cells. Biomaterials. 18, (24), 1573-1583 (1997).
  12. Tay, C. Y., et al. Micropatterned matrix directs differentiation of human mesenchymal stem cells towards myocardial lineage. Exp Cell Res. 316, (7), 1159-1168 (2010).
  13. Tay, C. Y., et al. Bio-inspired micropatterned platform to steer stem cell differentiation. Small. 7, (10), 1416-1421 (2011).
  14. Li, H., et al. Direct laser machining-induced topographic pattern promotes up-regulation of myogenic markers in human mesenchymal stem cells. Acta Biomater. 8, (2), 531-539 (2012).
  15. Kolind, K., Leong, K. W., Besenbacher, F., Foss, M. Guidance of stem cell fate on 2D patterned surfaces. Biomaterials. 33, (28), 6626-6633 (2012).
  16. Agrawal, A., et al. Smooth Muscle Cell Alignment and Phenotype Control by Melt Spun Polycaprolactone Fibers for Seeding of Tissue Engineered Blood Vessels. International Journal of Biomaterials. 2015, (2015).
  17. Chang, S., et al. Phenotypic modulation of primary vascular smooth muscle cells by short-term culture on micropatterned substrate. PLoS One. 9, (2), e88089 (2014).
  18. Li, Y., et al. Engineering cell alignment in vitro. Biotechnol Adv. 32, (2), 347-365 (2014).
  19. Blaeser, A., et al. Controlling Shear Stress in 3D Bioprinting is a Key Factor to Balance Printing Resolution and Stem Cell Integrity. Adv Healthc Mater. 5, (3), 326-333 (2016).
  20. Nery, A. A., et al. Human mesenchymal stem cells: From immunophenotyping by flow cytometry to clinical applications. Cytometry Part A. 83A, (1), 48-61 (2013).
  21. Guvendiren, M., Lu, H. D., Burdick, J. A. Shear-thinning hydrogels for biomedical applications. Soft Matter. 8, (2), 260-272 (2012).
  22. Markstedt, K., et al. 3D Bioprinting Human Chondrocytes with Nanocellulose-Alginate Bioink for Cartilage Tissue Engineering Applications. Biomacromolecules. 16, (5), 1489-1496 (2015).
  23. Kolesky, D. B., et al. 3D bioprinting of vascularized, heterogeneous cell-laden tissue constructs. Adv Mater. 26, (19), 3124-3130 (2014).
  24. Merceron, T. K., Murphy, S. V. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. Academic Press. 249-270 (2015).
  25. Carrow, J. K., Kerativitayanan, P., Jaiswal, M. K., Lokhande, G., Gaharwar, A. K. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. Academic Press. 229-248 (2015).
  26. Lee, K. V., et al. Bioprinting in Regenerative Medicine. Turksen, K. Springer International Publishing. 33-66 (2015).
  27. Ozbolat, I. T., Hospodiuk, M. Current advances and future perspectives in extrusion-based bioprinting. Biomaterials. 76, 321-343 (2016).
  28. Li, M., Tian, X., Schreyer, D. J., Chen, X. Effect of needle geometry on flow rate and cell damage in the dispensing-based biofabrication process. Biotechnol Prog. 27, (6), 1777-1784 (2011).
  29. Nikkhah, M., Edalat, F., Manoucheri, S., Khademhosseini, A. Engineering microscale topographies to control the cell-substrate interface. Biomaterials. 33, (21), 5230-5246 (2012).
  30. Khademhosseini, A., et al. Microfluidic patterning for fabrication of contractile cardiac organoids. Biomed Microdevices. 9, (2), 149-157 (2007).
  31. Chelli, B., et al. Neural cell alignment by patterning gradients of the extracellular matrix protein laminin. Interface Focus. 4, (1), 20130041 (2014).
  32. Aubin, H., et al. Directed 3D cell alignment and elongation in microengineered hydrogels. Biomaterials. 31, (27), 6941-6951 (2010).
  33. Béduer, A., et al. Engineering of adult human neural stem cells differentiation through surface micropatterning. Biomaterials. 33, (2), 504-514 (2012).
  34. Bian, W., Jackman, C. P., Bursac, N. Controlling the structural and functional anisotropy of engineered cardiac tissues. Biofabrication. 6, (2), 024109 (2014).
  35. Chen, P. Y., et al. Fabrication of large perfusable macroporous cell-laden hydrogel scaffolds using microbial transglutaminase. Acta Biomater. 10, (2), 912-920 (2014).
  36. Bertassoni, L. E., et al. Direct-write bioprinting of cell-laden methacrylated gelatin hydrogels. Biofabrication. 6, (2), 024105 (2014).
  37. Zhao, X., et al. 3D patterned substrates for bioartificial blood vessels - The effect of hydrogels on aligned cells on a biomaterial surface. Acta Biomater. 26, 159-168 (2015).
Automatiserad Robotic Doserings Teknik för Surface utvecklings- och Bioprinting av celler
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bhuthalingam, R., Lim, P. Q., Irvine, S. A., Venkatraman, S. S. Automated Robotic Dispensing Technique for Surface Guidance and Bioprinting of Cells. J. Vis. Exp. (117), e54604, doi:10.3791/54604 (2016).More

Bhuthalingam, R., Lim, P. Q., Irvine, S. A., Venkatraman, S. S. Automated Robotic Dispensing Technique for Surface Guidance and Bioprinting of Cells. J. Vis. Exp. (117), e54604, doi:10.3791/54604 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter