3D Bioprinting을 이용한 Spheroids의 기계적 통합을 보여주는 심장 조직의 생성
Summary
이 프로토콜은 생체 재료를 사용하지 않고 심장 조직의 3D bioprinting을 설명합니다. 3D bioprinted 심장 패치는 구성 요소 spheroids의 기계적 통합을 나타내며 심장 조직 재생 및 심장병의 3D 모델로서 매우 유망합니다.
Abstract
이 프로토콜은 세포만을 사용하여 생체 재료를 사용하지 않고 심장 조직의 3D 생체 인쇄를 설명합니다. Cardiomyocytes, 내피 세포 및 섬유 아 세포를 먼저 분리하고, 원하는 세포 비율로 세고 혼합합니다. 그들은 초저 부착 96- 웰 플레이트에서 개별 웰에서 공동 배양됩니다. 3 일 이내에, 회전 타원체 형태가됩니다. 이 회전 타원체는 진공 흡인을 사용하여 노즐로 집어 들고 3D 바이오 프린터를 사용하여 니들 어레이에 조립됩니다. 회전 타원체는 바늘 어레이에서 융합됩니다. 3 차원 바이오 프린팅한지 3 일 후, 스페 로이드는 손상되지 않은 채로 제거되어 이미 자발적으로 박동하고 있습니다. 3D bioprinted 심장 패치는 구성 요소 spheroids의 기계적 통합을 나타내며 심장 조직 재생 및 심장병의 3D 모델로서 매우 유망합니다.
Introduction
3D bioprinting 1 , 2 , 3 에는 여러 가지 방법이 있습니다. 3D 바이오 프린팅은 잉크젯 바이오 프린팅, 마이크로 압출 바이오 프린팅, 레이저 보조 바이오 프린팅, 방법 조합 또는 새로운 접근법과 같은 예를 사용하여 인쇄 기술 1로 분류됩니다. 3D bioprinting은 scaffold-free 또는 scaffold-dependent 방법으로 분류 할 수 있습니다 4 . 3D bioprinting의 대부분의 방법은 scaffold에 의존합니다. 여기에는 bioinks 5 또는 scaffolds 6 과 같은 생체 재료가 필요합니다. 그러나 발판 의존적 인 3D 바이오 프린팅은 스캐 폴딩 재료의 면역 원성, 독점적 바이오 인크의 비용, 분해 속도가 느린 독성 및 분해 제품의 독성과 같은 많은 문제점과 한계에 직면합니다.
Scafspheroids를 사용하는 fold-free cardiac tissue engineering이 시도되고 있으며, 스캐 폴드 의존 조직 공학의 단점을 극복 할 수있는 가능성이있다. 그러나이 논문의 저자들에 의해 인정 된 것처럼, 생물 공정의 과정에서 고정 된 위치에서 회전 타원체를 견고하게 다루고 위치시키는 것은 어려웠다. 3D bioprinting과 회전 타원체 기반 조직 공학을 함께 사용하면 이러한 어려움을 극복 할 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 다른 생체 물질을 사용하지 않고 심장 조직의 3D 생체 프린팅을 설명합니다. 단, 회전 타원체 형태의 세포 만 사용하십시오.
스캐 폴드가 필요없는 회전 타원체 기반의 3D 생체 인식 장치 9 는 진공 흡입을 사용하여 개별 회전 타원체를 집어 들고 바늘 배열에 배치 할 수 있습니다. 3D bioprinting에서 바늘 어레이에 회전 타원체를 배치하는 개념은 고대 Japa에서 바늘 배열 ( " kenzan "으로 알려짐)의 사용에서 영감을 얻었습니다.꽃꽂이 , 꽃꽂이의 예술 . 이 시스템은 회전 타원체를 어떤 구성으로도 정확하게 위치시킬 수 있으며 짧은 시간에 개별 회전 타원체가 융합되어 3D 생체 조직을 생성합니다. 따라서이 방법은 회전 타원체를 쉽게 조작 할 수있게 해주 며, 미래의 발판없는 기관 생물 공학에 잠재적 인 영향을 미친다.
Protocol
Representative Results
Discussion
It is important to use beating, functional spheroids for 3D bioprinting. If spheroids are not beating, continuing to use them will invariably result in a non-functional 3D bioprinted patch.
One benefit of this approach is the ability to manipulate the cell content of the patch by varying the total number of cells and the percentage of cardiomyocytes, endothelial cells, and fibroblasts in the spheroids. This allows for many different types of cardiac patches to be printed, with varying histolog…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 심장 혈관 연구에 대한 기금 모금 및 메릴랜드 줄기 세포 연구 기금 (2016-MSCRFI-2735)과 같은 기금 출처를 인정합니다.
Materials
| Geltrex | Invitrogen | A1413202 | |
| Trypsin/EDTA 0.05% | Thermo Fisher | 15400054 | |
| Defined Trypsin inhibitor 0.0125% | Thermo Fisher | R007100 | |
| RPMI Cell Media | Invitrogen | 11875-093 | RPMI supplemented with B27 constitutes HIPSC-CM culture media |
| B-27 Supplement | Thermo Fisher | 17504044 | RPMI supplemented with B27 constitutes HIPSC-CM culture media |
| Countess Automated Cell Counter | Invitrogen | C10227 | |
| Human cardiac fibroblasts (adult ventricular type) | Sciencell | 6310 | |
| Human umbilical vein endothelial cells | Lonza | CC-2935 | |
| PrimeSurface ultra-low attachment 96-well U-bottom plates | Akita Sumitomo Bakelite Co. | MS-9096UZ | |
| Regenova Bio 3D Printer | Cyfuse Biomedical K.K. | N/A | www.cyfusebio.com/en/ |
| Trypan Blue Solution, 0.4% | Thermo Fisher | 15250061 | |
| Troponin T Antibody | Thermo Fisher | 701620 | |
| Connexin 43 (Cx43) Antibody | Chemicon | MAB3068 | |
| ProLong Gold Antifade Mountant with DAPI | Thermo Fisher | P36935 |
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