Abstract
Bu el yazması bir otomatik robot dağıtım sistemini kullanarak bir hidrojel bioink bu özelliklere hücrelerin doğrudan teslim takiben hücre rehberlik özelliklerinin tanıtım açıklar. hücrelerin doğru tortu ve özellikleri anlamda verir gibi belirli bioink seçildi. dağıtma sistemi bir geri basınç destekli yazıcı kafasını kullanarak hidrojel bioinks içinde canlı hücreleri bioprints. Ancak, bilenmiş kalemle veya neşter ile yazıcı kafasını değiştirerek, dağıtım sistemi de yüzey aşındırma yoluyla topografik ipuçları oluşturmak için kullanılabilir. stylus hareketi X, Y 10 mikron adımları ve Z yönlerinde programlanabilir. desenli oluk oluklar 'yönü ile uyum içinde uzunlamasına bir morfolojisi benimsemeye bunları etkileyen, mezenkimal kök hücreleri yönlendirmek başardık. desenlendirme düz çizgiler, iç içe daireler ve sinüzoidal dalgalar halinde komplo yazılımı kullanılarak dizayn edilebilir. Bir sonraki işlem, fibro içindepatlamalar ve mezenkimal kök hücreleri, bir karşı basınç tahrik ekstrüzyon yazıcı kafasının bioprinting için,% 2 jelatin bioink içinde süspansiyon haline getirildi. Hücre taşıyan bioink sonra gravürü için kullanılan aynı programlanmış koordinatları kullanılarak basılmıştır. bioprinted hücreler duyu ve kazınmış oluklar doğrultusu boyunca onların uzatılmış yönelim gösterdiği gibi kazınmış özelliklere tepki başardık.
Introduction
Hücre yerleştirme kasıtlı desenlendirme in vivo hücresel organizasyonun 1 taklit kültürlerin oluşumunu sağlar. Nitekim, birden fazla hücre tipleri arasındaki etkileşim içine araştırmalar mekansal yerleştirme 2,3 düzenleyerek yardım edilebilir. Çoğu desenlendirme sistemleri teşvik veya sonraki pasif hücre birikimi ile hücre yapışmasını önlemek için yüzey modifikasyon prosedürleri güveniyor. Bioprinting hücre dağılımları üzerinde 1 mekansal ve zamansal kontrol sunuyor. Bu fonksiyonlara ek olarak, bioprinting geometrik olarak kompleks yapı iskelesi 4 üretilmesi için bir teknik, basit bir hızlı ve düşük maliyetli bir yöntem olarak tarif edilmiştir. Bu bilgisayar tasarım yazılımı kullanan ve üretim süreci 4 içine hücrelerin girişine izin verir.
Bioprinting sistemleri lazer tabanlı olarak çalışma prensiplerine göre sınıflandırılır edilmiştir, mürekkep püskürtmeli tabanlı veya 4 ekstrüzyon tabanlı. Gerçekçi bir süre 4-6 içinde klinik olarak önemli boyutta organize yapıların imalatı izin verdiği Ekstrüzyon bioprinting en umut verici olarak tarif edilmiştir. Bir hücrenin dayanma hidrojel bioink mekanik ya da geri basınç destekli ekstrüzyon biri tarafından gerçekleştirilir. Burada yer alan yöntemde, geri dönüş basıncı kullanılmıştır. belirtildiği gibi, hücreler, bir cytocompatible bioink teslim edilir. Böyle bir bioink zararlı kayma gerilimi üretmeden hücrelerin teslim destek ve çöken ya da 7-10 ( "baskı kanaması" olarak anılacaktır) yayılma olmadan basılı izidir bütünlüğünü korumak için yeterli bir viskozite olması gerekmektedir.
kendi yapışan yüzeyi ile hücrelerin etkileşim hücre davranışını etkilemek için bilinmektedir. Yüzey topoğrafyası hücre şekli, yönü 11, ve hatta fenotip kontrol edebilirsiniz. Özel olarak, oluklar ve kanallar imalat indüklediği gösterilmiştirçok sayıda hücre türleri üzerinde gerilmiş, ince uzun morfolojisi. Bu morfoloji kabul multipotent ve pluripotent hücreler fenotipini belirler bulunmuştur. Örneğin, oluklar hizaya zaman, mezenkimal kök hücreler (MSC) sentetik 10,14-17 üzerinde kasılma fenotip kabul kardiyomiyositlerinin 12,13 ve damar düz kas hücrelerine karşı farklılaşma kanıt gösterebilir.
Kanallar veya oluklar hizalayarak hücre, örneğin, derin reaktif iyon dağlama, elektron demeti, doğrudan lazer baskı, femtosaniye laser, fotolitografi ve plazma kuru aşındırma 18 için, bir dizi yöntem vasıtasıyla bir polimerik yüzey üzerinde oluşturulabilir. Bu yaklaşımlar, çoğu zaman alıcıdır karmaşık bir düzeneği gerekli ve oluşturulan desen şeklinde sınırlayıcı olabilir. Buna ek olarak, bioprinting olan model vermenin senkronize olmayan ve anında Hücreselleştirmeden izin vermemektedir. otomatik bir bir koordineli kontrollü hareketdağıtım sistem çözümleri birikimi için karmaşık desenleri takip edebilirsiniz. Burada mikro kontrollü hareket hücre yönlendirme için kanalları oluşturmak için kullanılabilir gösterilmektedir. Bir sivriltilmiş kalem veya neşter ekstrüzyon şırınga yerine baskı kafası takılır ve ekipmanları daha sonra çizim yazılımı gözetiminde polimer yüzeyi aşındırma edebilirsiniz. yöntemi, desen tasarım esnekliği sağlar ve genel olarak, polistiren, PTFE ve polikaprolakton gibi Biomühendislik kullanılan polimerik materyallere uygulanabilir. Çatlatma, bir sonraki aşamada olduğu gibi, hücreler, çizik oluklar, doğrudan bioprinted edilebilir. Burada kullanılan jelatin bioink iz korumak ve biriken hücreler kazınmış özellikleri hissetmeye izin hem başardı. kazınmış oluklarına bioprinted mezenkimal kök hücrelerin farklı hatlarda kendilerine boyunca uzamaya gösterildi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NOT: Bu protokol, yüzey pürüzlülük (Şekil 1B) ve ekstrüzyon bazlı bioprinter (Şekil 1C) 10 olarak bir karşı basınç destekli robotik sevk sistemi (Şekil 1A) kullanımını tarif etmektedir.
Bir Polistiren Yüzey 1. Modifikasyon
- polistiren doku kültürü plakaları aşındırma ve baskı hem de yükseklik tutarlılığını bozma, merkezde yukarı yay eğilimi beri 1 mm polistren yapraklarını kullanın.
NOT: polistiren levhalar hücre yapışması için modifiye edilmemiş gibi, plazma tedavisi yapılır. - Oksijen plazma tedavisi.
- İlk olarak, plazma sistemi bağlı oksijen tüpünün regülatör 2 bar'lık bir basınç seçin. Sonra makinenin kontrol panelinden aşağıdaki koşulları ve giriş plazma makineyi açıp: 150 W, oksijen 30 sscm, 10 dakika (güç, gaz akımı ve zaman sırasıyla).
- polistiren substrat yerleştirinPlazma odasına e kapıyı mühür ve kontrol panelindeki başlangıç düğmesine basın. Fetal sığır serumu içinde oksijen plazma muamele edilmiş polistiren substrat ıslatın ve üç kez 1 x fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) yıkamadan önce 2 saat boyunca 37 ° C'de inkübe edin.
2. Programlama Baskı Kalıpları
- Bir Stylus veya Neşter Birinci Etch için Yüzey Programı kullanın.
- Bir iğne kullanan zaman sıkıştırılmış ve güvenli hale gelene kadar, bir dağıtma şırınga (5 ya da 10 mi) namlunun (özenle içinden), 1.5 mm çapında bir tekstil iğneyi. bu baskı kolu kelepçe mekanizması tespit edilebilir ve böylece bir neşter kullanılarak ise, bir yuvarlak ele neşter seçin.
NOT: Stylus iyi neşter bıçağı daha kavisli desen etches. - ilk bioprinted düzenleme oluşturmaya çalışırken, XY koordinatlarını oluşturmak için numaralandırılmış eksenli grafik kağıt üzerinde istenilen desen kroki. Sonra benelektronik tablo yazılımı (Şekil 2) içine kazınmış / bioprinted desen koordinatları Temel giriş.
Not: "istenen bir desen" lineer, S-şeklinde veya dairesel olarak birçok şekillerde olabilir. Burada gösterildiği gibi seçim gibi kardiyomiyositlerinin için MKH ayrımında paralel doğrusal çizgiler olarak gerekli deneysel model bağlıdır. dağılım grafiği fonksiyonu önerilen arsa desen görselleştirme sağlar. - Baskı / dağıtım yazılımı açın. "> Program Program Ekle" yi seçin program kurmak için "Noktası Ekle Düzenle>" izledi. x İhracat ve y fonksiyonunu kullanarak yazılımı dağıtma / baskı içine e-tablodan elde edilen koordinat değerleri "Kopyala ve yapıştır".
- yüzeye kalemi / baskı meme yerleştirmek için her çalıştırmadan önce robotun "z" yüksekliği ayarlayın.
- Baskı / dağıtım yazılımında, "Robot" seçeneğini değiştirme Mode & "üzerine tıklayın# 34; ve "Öğretim modu" seçeneğini etkinleştirin. Seçildikten sonra, yazılım robot "Jog" işlevini sağlar.
- Jog için önce menü çubuğunda aşağıdaki komutları seçerek varsayılan konumuna robot başlatmak; "Robot> Meca başlatma", ardından "Robot> Jog" seçeneğini seçin. Girdi desen kökeni tam olarak kalemi yerleştirmek için gerekli "X ve Y yuvaları" olarak (mm) sayısal değerler.
- Sonra, "Z yuvasına" giriş (mm) bir sayısal değer yüzeyi ile temas kalemini veya baskı meme koyun ama esnek değil ya çukurlaştırılır. Bu nokta "Z" başlangıç değeri olarak belirlenmiştir.
NOT: Her oluğun derinliği sisteminin Z yüksekliği ile kolayca değiştirilebilir. 40, 80 ve 170 um oluklarının 1 mm kalınlığında polistiren levha (Şekil 4 ve Tablo 1) yüzeyine oyulmuş gösterilmiştir.
- p seçinkoordinat noktalarının her biri için rint talimat, yani "Çizgi dağıtmak Başlat" sona erdirmek için robota sinyal "Satır dağıtmak Sonu" ara noktaları tayin ve "Geçiş Hattı", ilk noktasını ve baskı başlatılması tanımlamak için baskı çalıştırın.
- Üst menü çubuğundan takip komutları seçerek robot programı iletişim: "Robot> C & T Veri Gönder".
- "Çalıştır" moduna robot değiştirerek, gravür / yazdırma işlemini başlatın. Üst menü çubuğundan "> Çalıştır Switch Mode Modunu Değiştirme> Robot" seçerek bu etmeyin.
- Robot dağıtıcı konsolunda yeşil "başlat düğmesine" basarak yazdırma işlemine başlayın.
- Bir iğne kullanan zaman sıkıştırılmış ve güvenli hale gelene kadar, bir dağıtma şırınga (5 ya da 10 mi) namlunun (özenle içinden), 1.5 mm çapında bir tekstil iğneyi. bu baskı kolu kelepçe mekanizması tespit edilebilir ve böylece bir neşter kullanılarak ise, bir yuvarlak ele neşter seçin.
3. hazırlama ve baskı hücre içeren Jelatin Bioink
- Minimum Essential Medium alfa ortamında (αMEM) içinde% 2 jelatin çözülür (% 10 FBS ve% 2 antibiyotik / antimycot ile desteklenmiş2 saat boyunca 60 ° C'de IC) bioink çözüm hazırlanması için.
- Ön kültür αMEM /% 10 FBS ile 10 cm doku kültür tabaklarında% 70 ortak akışa kadar mezenkimal kök hücreleri tanımlayan kırmızı flöresanlı protein (RFP MSC'ler). 37 ° C'de 5 dakika boyunca 1 x tripsin-EDTA çözeltisi ile orta kaplama ve kaldırarak süspansiyona eklenen hücre salgısıdır.
- 5 dakika boyunca 1000 x g'de santrifüj ile hücreler pelet ve supernatant çıkarın. 1x PBS 0.5 ml hücre pelletini ve bir hemasitometre kullanılarak hücre yoğunluğu sayısı.
- Bioink oda sıcaklığına soğumaya bırakıldıktan sonra, yavaşça 5 x 10 6 hücre mL-1 bir son konsantrasyon elde etmek için bioink RFP-MSC nin süspansiyonuna yeterli hacimde karıştırılır.
- mühürlü başlığı ile bir baskı enjektöre hücre taşıyan bioink dökün. yazdırılabilir bir viskoziteye ulaşmak için 4 ° C'ye yüklenen şırınga Chill.
- otomatik yüklenen şırınga yerleştirinRobotik dağıtma sistemi hava basınç hatları takın ve. Şırınga Luer mührünü çıkarın ve baskı ağzına takılır.
- 5 mm, 0,05 MPa geri basınç kullanarak ince çizgiler halinde cellularized bioinks a'ya / 27 G iğne / meme aracılığıyla 10 ml şırınga sn yazma hızı önceden programlanmış birikimi sonra bir polistiren filmi yüzeyine (silindirik üzerinde tavsiye konik) Adım 2.1 açıklanan model öncesi kazınmış oluklar üzerine cellularized bioink yerleştirmek için.
- Oda sıcaklığında 1 saat inkübe edildikten sonra, bir ters flüoresan mikroskop kullanılarak görüntülemeden önce 24 saat (hücreler algılar ve kazınmış özelliklerine tepki sağlamak için) için hücreler (% 10 FBS ve antibiyotikler ile takviye edilmiş), 10 ml büyüme ortamı ilave ve inkübe 10X bir büyütmede gösterilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Örnek sonuçlar karşı basınç destekli robot dağıtma sistemi yüzey pürüzlülüğü ve bioink baskı (Şekil 1 A), hem de gerçekleştirmek için bir çekme-bazlı bioprinter olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Bu polimer yüzeylerinin kazınmış olukların oluşturulması için kullanılabilir, ve daha sonra özellikleri (Şekil 1 B ve C) için doğrudan bir cep taşıyıcı bioink baskı.
Aşındırma ve baskı Hem kavisli ve uygulama (Şekil 3 AC) için gerekli olan radyal desenler, programlı koordinatlara göre doğrusal baskı sağlar baskı / dağıtım yazılımı içine (Şekil 2) girişini belirlenir. Z ekseni ayarları kazınmış oluk derinliğinin kontrol (Şekil 4 ve Tablo 1) sağlar.
değiştirdikten sonraBir hidrojel baskı kafası ile kalem, aşındırma koordine programlama aynı tasarım (Şekil 3 D ve E) Aşağıdaki kazınmış oluklar doğrudan hücre taşıyan bioink sunmak için robotik dağıtım sistemini etkinleştirmek için yeniden olabilir. Şekil 5, A ve B'de görüldüğü gibi, kök hücreler bioink olan yüzeye sonunda tortu bioprinting ile tohumlandı ve duyu ve kesikli çizgilerin içinde gravür doğrultusu boyunca uzunlamasına. Diğer özelliklerin yönde hizalanmış bioprinting kültür ortamına ekilmiş, hücreler, ancak, bioink basılı izidir hücreleri sınırlandırmaktadır olduğunu kanıtlayan, tüm yüzey (Şekil 5 ° C) sahiptir. Kazınmış özellikler olmadan, kültür ortamı içinde serpilmiş hücreleri hiçbir yönlendirme veya hizalama (Şekil 5 D) göstermektedir.
Figu. 1 re: otomatik robot dağıtım sistemi (A) aygıtı, bir polistiren slayt (B) üzerine konsantrik halkalar etches baskı kafasına merkezi (bir şırınga içinde güvenli) bir bilenmiş kalemle dahil özelleştirilmiş. Geri basınç önceden kazınmış desen (C) ekstrüzyon ve mevduat destekli baskı kafası, daha sonra hücre taşıyan jelatin bioink a'ya dönüştürülmüş olabilir. Bu rakam Bhuthalingam ve ark modifiye edilmiştir. 2015 10.
Şekil 2: çiziliyor xy bir tablo yazılımında koordinatları burada gösterilen ekran kapmak grafiği arsa gösterildiği gibi çizilen xy bir sinüs dalga modeli oluşturuldu koordinatları göstermektedir.. Bu koordinatlar copy / paste kullanarak komplo yazılımı içine girdi vardıişlevi.
Şekil 3:. Etched desen çok yönlülük komplo yazılımı programlanan koordinatlar doğrusal (A), sinüs (B) ve konsantrik halkaları (C) etch başardık. Polistiren kazınmış oluklar, doğrudan bir sonraki aşamada (D) ve (E) boyunca hidrojel bioink ile üzerine basılabilir. Bu rakam Bhuthalingam ve ark., 2015 10 modifiye edilmiştir.
Şekil 4:. Etched oluk derinliği kazınmış oluk derinliği tevzi sisteminin z ekseni kontrolü ile kontrol edilebilir. Görüntüler (C) (A) havai görünümü göstermek ve(E) (D) enine kesitini göstermektedir. Robot 40 derinliği ((A) ve (D)), 90 ((B) ve (E)) ve 180 um ((C) ve (F)) için yüzeyi etch programlanmıştır. Programlanmış derinlik ve gerçek kazınmış derinliği yakınlığı Tablo 1'de görüntülenir. Bu rakam Bhuthalingam ve ark., 2015 10 modifiye edilmiştir.
Şekil 5: Bioink Mezenkimal kök hücreleri teslim oluklar (A) ve (B) ile uzun morfoloji ve uyum gösterildiği gibi kazınmış desenleri üzerine bioink basılan RFP-MKH numaralı seribaşı hücrelere kıyasla gibi özellikler hissedebiliyordu. (kültür ortamı içinde, yani,) bioink olmayan özellikler (Cı <) / strong>) ve olmayan desenli yüzey üzerine (D. Bu rakam Bhuthalingam ve ark., 2015 10 modifiye edilmiştir.
| Programlı derinliği (mm) | Kazınmış oluk derinliği (mm) |
| 40 | 35 ± 7 |
| 90 | 81 ± 6 |
| 180 | 175 ± 3 |
Tablo 1.:. Polistiren gerçek aşındırma derinliği karşısında programlanmış karşılaştırması Bu rakam Bhuthalingam ve arkadaşları, 2015 10 modifiye edilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu prosedürün kritik bir adım süreci, özellikleri, hücre sedimantasyon izin kanama / bioink yayma olmadan yazdırmak, kayma gerilmesi hücre ölümü olmadan hücreleri teslim ve istenmeyen soy doğru farklılaşma tetiklemek olmamalıdır olarak kök hücrelerin gerçek bioprinting doğumdur.
beklenen hücre hizalama meydana başarısız olursa, o zaman bioink viskozite baskı için uygunluğu açısından değerlendirilmelidir. Bioink hücreleri desenli polimer yüzeyine tortu sağlar önemlidir. bioink polimerin konsantrasyonu azaltılabilir ya da sıcaklığı viskozitesini azaltmak ve hücre sedimantasyon teşvik etmek için, (37 ° C arasında bir maksimum) artmıştır. Ancak bu indirim / boşaltma sonrası baskı yaymak için bioink neden olabilir. Burada% 2 jelatin 1x PBS içinde çözülmüş (ağırlık / hacim) kullanılması önerilir. hücre konsantrasyonu baskı sonrası azaltılmış görünüyorsa, o zaman baskı ile uyarılan kayma gerilmesi tehlikeye olabilirbaskılı hücrelerin 7 mevcudiyetini göstermektedir. Öncesi ve böyle resazurin Fluoresan 7 aktivasyonu gibi canlılığı deneyi kullanılarak yazdırdıktan sonra bioink hücreleri kontrol edin. bioprinted kök hücreler yüzeye temas ancak hizalamak yoksa Ayrıca, o zaman baskı sırasında kayma gerilmesi istenmeyen bir farklılaşma yolu tetikleyerek onların multipotency azalmıştır mümkündür. Basım sonrası stemness, CD 29 10,19,20 olarak kök hücre belirteçleri kullanılarak floresans ile aktive edilmiş hücre tasnifi (FACS) analizi ile tespit edilebilir. Bu kayma gerilimi hücreler üzerinde zararlı etkilere sahip olduğu tespit edilirse, o zaman bioink baskı viskozitesini eklenmesi veya alginat gibi bir Yırtılma incelmesi ile bioink polimer değiştirerek düşürülebilir, Pluronik F 127, hyaluronik asit, gellan zamkı, jelatin metakrilat veya polietilen oksit, 19, 21-25.
Son olarak, optimize edilebilir diğer yönleri yazdırma geri basınç, bioink hücre yoğunluğu arasında,ve meme çapı. geri-basınç bioink viskozitesine optimizasyon gerektirir ve ayrı bir kesintisiz bir izleme elde etmek için değiştirilebilir. Yüksek hücre konsantrasyonu bioink viskozitesini artırmak ve baskı kafasını tıkayabilir. Ancak, bu ekstrüzyon işlemi diğer bioprinting yöntemleri 26,27 oranla daha yüksek hücre yoğunlukları basımı için izin vermez. Baskı meme göstergesi seçimi çapı küçük, daha ince bir iz üretmek ancak tıkanma eğilimli olacağı dikkate alınmalıdır. Konik püskürtme aynı akış oranı silindirik memesi olarak, ancak bu nedenle hücre canlılığı 28 geliştirilmiş bir alt kesme stresinde elde edilebilir çünkü daha iyi çalışması için tespit edilmiştir.
geri-basınç destekli yerleştirme yöntemi olup, ayrıca bağlı en az programlanabilir adım uzunluğu için, örneğin mürekkep püskürtme ve lazer destekli yöntem gibi diğer hücre baskı yaklaşımlara göre daha az çözünürlüğe sahiptir ekstrüzyon bioprinting olarak adlandırılır ve Emerg yayılmasıbioink ing. Bununla birlikte, geri-basınç Kalıptan çekme ekipmanı, en kolay bir dağlama kalemi dahil edilmesi için modifiye edilir. PDMS kalıplama ardından fotolitografi kullanarak mikro-desen olarak üreten olukların diğer yöntemler robotik aşındırma önemli ölçüde daha fazla adımlar var ve yöntem yenilerini 12,15,29-31 mevcut desen değiştirerek veya üreten az çok yönlüdür.
Bu yöntem, bir ya da daha fazla hücre tipinde pozisyonu, yönelimi ve düzenlenmesi önemlidir hücre etkileşimleri in vitro çalışma için bir araç sunmaktadır. Çeşitli hücre tipleri dahil olmak üzere mezenşimal sap hücreleri, fibroblastlar ve düz kas hücrelerinin yüzeyi oluk 1,10,14,18 hizalamak bilinmektedir. Burada sunulan kazınmış desenler, modifiye ve çok hızlı bir şekilde ve kolaylıkla yeniden basıldı olabilir. olukların yüzey model verme hücre yapışmasının, morfolojisi, göç çalışmada kullanılan ve hücre farklılaşmasını kök olduğu gibi bu ilgi çekicidir. Bundan başka, It da nöral ve kas-iskelet doku mühendisliği 18, 32,33 uygulanmıştır. Oluklar birçok hücre tipi için hücre farklılaşması veya fenotip düzenlenmesinde bir rol oynamaktadır, bu yöntem, oluklar oluşturmak için farklılaşma yardım etmek ve ekranları gerçekleştirilebilir, böylece ayrı ayrı sıra hücreler biriktirilmesi için kullanılabilir. Şu anda, cep yönlenme kardiyak doku 12-14,34 fonksiyonu için önemli olduğu gibi, kardiyomiyosit hücre levhaları üretimi için hücrelerin anizotropik bir hücre düzenlemesi teşvik etmek için, bu yöntem değerlendirmektedir.
Burada gösterilen yaklaşım sonunda kaybolacaktır çözünebilir bioink kullanır. Daha kalıcı bir hidrojel kapsama gerekiyorsa Ancak, daha sonra mikrobiyal transglütaminaz dahil-bağlantısını geçip tür hücrelerin 9, UV çapraz bağlama başlattı 35. Bioinks da metakrile polimerler kullanabilir üzerinde olumsuz etkileri olmadan jelatin bazlı olanlar gibi protein hidrojeller stabilizecytocompatible şekilde 36 hücre taşıyan hidrojellerin örn. Ancak, bizim deneyim, o bulundu o poli göre hidrojel ve polimer yüzeyine (daha az kolaylıkla delaminated) ve daha cytocompatible çevre arasındaki iyileştirilmiş bir etkileşimi için haiz transglutaminaz çapraz (etilen glikol) diakrilat (PEGDA) hidrojel 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 |
References
- Ma, Z., et al. Cell and Organ Printing. Ringeisen , R. B., Spargo, J. B., Wu, K. P. , Springer. Netherlands. 137-159 (2010).
- 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).
- Goubko, C. A., Cao, X. Patterning multiple cell types in co-cultures: A review. Materials Science and Engineering: C. 29 (6), 1855-1868 (2009).
- Pati, F., Jang, J., Lee, J. W., Cho, D. W. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. , Academic Press. 123-152 (2015).
- Derby, B. Printing and prototyping of tissues and scaffolds. Science. 338 (6109), 921-926 (2012).
- Malda, J., et al. 25th anniversary article: Engineering hydrogels for biofabrication. Adv Mater. 25 (36), 5011-5028 (2013).
- 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).
- Skardal, A. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. , Academic Press. 1-17 (2015).
- Irvine, S. A., et al. Printing cell-laden gelatin constructs by free-form fabrication and enzymatic protein crosslinking. Biomed Microdevices. 17 (1), 16 (2015).
- Bhuthalingam, R., et al. A novel 3D printing method for cell alignment and differentiation. International Journal of Bioprinting. 1, 57-65 (2015).
- Curtis, A., Wilkinson, C. Topographical control of cells. Biomaterials. 18 (24), 1573-1583 (1997).
- 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).
- Tay, C. Y., et al. Bio-inspired micropatterned platform to steer stem cell differentiation. Small. 7 (10), 1416-1421 (2011).
- 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).
- Kolind, K., Leong, K. W., Besenbacher, F., Foss, M. Guidance of stem cell fate on 2D patterned surfaces. Biomaterials. 33 (28), 6626-6633 (2012).
- 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).
- 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).
- Li, Y., et al. Engineering cell alignment in vitro. Biotechnol Adv. 32 (2), 347-365 (2014).
- 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).
- 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).
- Guvendiren, M., Lu, H. D., Burdick, J. A. Shear-thinning hydrogels for biomedical applications. Soft Matter. 8 (2), 260-272 (2012).
- Markstedt, K., et al. 3D Bioprinting Human Chondrocytes with Nanocellulose-Alginate Bioink for Cartilage Tissue Engineering Applications. Biomacromolecules. 16 (5), 1489-1496 (2015).
- Kolesky, D. B., et al. 3D bioprinting of vascularized, heterogeneous cell-laden tissue constructs. Adv Mater. 26 (19), 3124-3130 (2014).
- Merceron, T. K., Murphy, S. V. Essentials of 3D Biofabrication and Translation. Yoo, J. J. , Academic Press. 249-270 (2015).
- 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).
- Lee, K. V., et al. Bioprinting in Regenerative Medicine. Turksen, K. , Springer International Publishing. 33-66 (2015).
- Ozbolat, I. T., Hospodiuk, M. Current advances and future perspectives in extrusion-based bioprinting. Biomaterials. 76, 321-343 (2016).
- 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).
- Nikkhah, M., Edalat, F., Manoucheri, S., Khademhosseini, A. Engineering microscale topographies to control the cell-substrate interface. Biomaterials. 33 (21), 5230-5246 (2012).
- Khademhosseini, A., et al. Microfluidic patterning for fabrication of contractile cardiac organoids. Biomed Microdevices. 9 (2), 149-157 (2007).
- Chelli, B., et al. Neural cell alignment by patterning gradients of the extracellular matrix protein laminin. Interface Focus. 4 (1), 20130041 (2014).
- Aubin, H., et al. Directed 3D cell alignment and elongation in microengineered hydrogels. Biomaterials. 31 (27), 6941-6951 (2010).
- Béduer, A., et al. Engineering of adult human neural stem cells differentiation through surface micropatterning. Biomaterials. 33 (2), 504-514 (2012).
- Bian, W., Jackman, C. P., Bursac, N. Controlling the structural and functional anisotropy of engineered cardiac tissues. Biofabrication. 6 (2), 024109 (2014).
- Chen, P. Y., et al. Fabrication of large perfusable macroporous cell-laden hydrogel scaffolds using microbial transglutaminase. Acta Biomater. 10 (2), 912-920 (2014).
- Bertassoni, L. E., et al. Direct-write bioprinting of cell-laden methacrylated gelatin hydrogels. Biofabrication. 6 (2), 024105 (2014).
- 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).
