Summary
Hier gepresenteerd is een methode voor de 3D bioprinten van gelatine methacryloyl.
Abstract
Gelatine methacryloyl (GelMA) is uitgegroeid tot een populair biomateriaal op het gebied van bioprinting. De afleiding van dit materiaal is gelatine, die is gehydrolyseerd uit zoogdieren collageen. Zo, de arginine-Glycine-Aspartic acid (RGD) sequenties en doel motieven van Matrix metalloproteinase (MMP) blijven op de moleculaire ketens, die helpen bij het bereiken van celhechting en afbraak. Bovendien zijn de vormings eigenschappen van GelMA veelzijdig. Door de methacrylamidegroepen kan een materiaal snel worden gecrosslinkt onder licht bestraling in aanwezigheid van een foto initiator. Daarom is het verstandig om geschikte methoden te creëren voor het synthetiseren van driedimensionale (3D) structuren met dit veelbelovende materiaal. De lage viscositeit beperkt echter de bedrukbaarheid van GelMA. Hier zijn methoden om 3D-bioprinten van gelma-hydrogels uit te voeren, namelijk de fabricage van gelma-microsferen, gelma-vezels, gelma-complexe structuren en op gelma gebaseerde microfluïdische chips. De resulterende structuren en biocompatibiliteit van de materialen en de druk methoden worden besproken. Er wordt aangenomen dat dit protocol kan fungeren als een brug tussen eerder toegepaste biomaterialen en GelMA, en ook bijdragen tot de oprichting van GelMA-gebaseerde 3D-architecturen voor biomedische toepassingen.
Introduction
Hydrogels worden beschouwd als een geschikt materiaal op het gebied van biofabricage1,2,3,4. Onder hen is gelatine methacryloyl (GelMA) uitgegroeid tot een van de meest veelzijdige biomaterialen, aanvankelijk voorgesteld in 2000 door van den Bulcke et al.5. GelMA wordt gesynthetiseerd door de directe reactie van gelatine met methacrylaatanhydride (MA). De gelatine, die wordt gehydrolyseerd door het zoogdier collageen, bestaat uit doel motieven van Matrix metalloproteinase (MMP). Zo kunnen in vitro driedimensionale (3D) weefsel modellen die door GelMA zijn vastgesteld, idealiter de interacties tussen cellen en extracellulaire matrix (ECM) in vivo nabootsen. Bovendien, arginine-Glycine-Aspartic acid (RGD) sequenties, die afwezig zijn in sommige andere hydrogels zoals alginaten, blijven op de moleculaire ketens van GelMA. Dit maakt het mogelijk om de gehechtheid van ingekapselde cellen in de hydrogel netwerken6te realiseren. Daarnaast is de vorming van GelMA veelbelovend. De methacrylamidegroepen op de GelMA-moleculaire ketens reageren met de foto initiator onder milde reactieomstandigheden en vormen covalente bindingen bij blootstelling aan licht bestraling. Daarom kunnen de gedrukte structuren snel worden gecrosslinkt om de ontworpen vormen op een eenvoudige manier te onderhouden.
Op basis van deze eigenschappen maakt een reeks velden gebruik van GelMA om verschillende toepassingen uit te voeren, zoals weefsel techniek, basis cytologie-analyse, geneesmiddelen screening en biosensing. Dienovereenkomstig zijn er ook verschillende fabricage strategieën aangetoond7,8,9,10,11,12,13,14. Het is echter nog steeds een uitdaging om 3D-bioprinten uit te voeren op basis van gelma, wat te wijten is aan de fundamentele eigenschappen. GelMA is een temperatuurgevoelig materiaal. Tijdens het drukproces moet de temperatuur van de druk atmosfeer streng worden gecontroleerd om de fysische toestand van de bioink te behouden. Behalve, de viscositeit van GelMA is over het algemeen lager dan andere gemeenschappelijke hydrogels (dat wil zeggen, alginaat, Chitosan, hyaluronzuur, enz.). Er zijn echter andere obstakels voor het bouwen van 3D-architecturen met dit materiaal15.
Dit artikel bevat een overzicht van verschillende benaderingen voor de 3D bioprinten van gelma voorgesteld door ons lab en beschrijft de gedrukte monsters (dat wil zeggen, de synthese van gelma microsferen, gelma vezels, gelma complexe structuren, en gelma gebaseerde microfluïdische chips). Elke methode heeft gespecialiseerde functies en kan in verschillende situaties met verschillende eisen worden aangenomen. GelMA microsferen worden gegenereerd door een elektrogeassisteerde module, die extra externe elektrische kracht vormt om de druppelgrootte te verkleinen. In termen van gelma vezels worden ze geëxtrudeerd door een coaxiale bioprinten nozzle met behulp van viskeuze natrium alginaat. Daarnaast wordt de totstandbrenging van complexe 3D-structuren bereikt met een digitale licht verwerking (DLP) bioprinter. Ten slotte wordt een twee keer crosslinking-strategie voorgesteld om op GelMA gebaseerde microfluïdische chips te bouwen, waarbij GelMA-hydrogel en traditionele microfluidische chips worden gecombineerd. Er wordt aangenomen dat dit protocol is een belangrijke samenvatting van de gelma bioprinten strategieën gebruikt in ons lab en kunnen inspireren andere onderzoekers in relatieve velden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. celculturing
- Bereid Dulbecco's gemodificeerde Eagle medium (DMEM), aangevuld met 10% foetaal runderserum (FBS) en 1% penicillines/streptomycine, gebruikt voor de kweek van humane borstkankercellen (MDA-MB-231) en humane navelstreng ader endotheliale cel (HUVEC) lijnen.
- Bereid DMEM met L-glutamine (DMEM/F-12), aangevuld met 10% FBS en 1% penicillines/streptomycine, gebruikt voor het kweken van beenmerg mesenchymale stamcel (BMSC) lijnen.
- Stel de kweek omgeving in als 37 °c en 5% Co2. Cultuur MDA-MB-231, HUVEC, en BMSC, en passage van de cellen in een 1:2 ratio wanneer 90% samenvloeiing is bereikt.
2. fabricage van GelMA-microsferen
- Print de fixture als Figuur 1A met Polymelkzuur (PLA) op een printer met gesmolten depositie modellering (fdm). Plaats twee metalen ring elektroden in de armatuur.
- Sluit de twee metalen ring elektroden met grond en positieve palen, respectievelijk. Plaats de metalen plaat verbonden met de hoge spanning onder de ring elektrode en plaats een Petri schaaltje met silicium olie op de metalen plaat als druppel ontvanger.
- Los gevriesdroogde GelMA (5% w/v) en lithium fenyl-2, 4, 6-trimethylbenzoylfosforaat (schoot, 0,5% m/v) in Dulbecco's fosfaat-gebufferde zoutoplossing (DPBS) als de bioink (10 mL). Filtreer de bioink door een filter van 0,22 μm voor steriliteit en verwarm het in een waterbad van 37 °C gedurende 15 minuten.
- Maak MDA-MB-231 cellen los met 3 mL 0,25% trypsine-0,02% EDTA-oplossing gedurende 3 minuten bij 37 °C. Centrifugeer cellen in een 15 mL centrifugale buis op 100 x g gedurende 5 minuten om een celpellet te verkrijgen.
- Verwijder het supernatant. Meng de celpellet met 1 mL bereide bioink door deze langzaam te pipetteren om de aanmaak van bubbels te voorkomen.
- Plaats 1 mL bioink (MDA-MB-231) in een 3 mL steriele spuit. Voer de bioink door de kracht van perslucht (~ 0,5 kPa). Plaats de spuit op de fixture.
Opmerking: de afdrukomgeving moet streng worden gecontroleerd bij een temperatuur van 30 °C en een vochtigheidsgraad van 50%. - Schakel het hoogspannings vermogen in en stel de spanning in op 0 − 4 kV. Schakel tegelijkertijd het 405 nm golflengte licht in om de GelMA druppeltjes in 5 mL silicium olie te kruisen.
- Giet het grootste deel van de silicium olie weg door de Petri schaal te decanteren. Breng de overgebleven silicium olie en de GelMA-microsferen over in een centrifugale buis van 15 mL met behulp van een lepel.
- Voeg 5 mL DPBS toe en schud het mengsel gelijkmatig. Centrifugeer de buis op 100 x g gedurende 5 minuten en verwijder de supernatant vloeistof.
- Herhaal stap 2,9 3x.
- Neem de GelMA microsferen met een lepel en kweek ze in DMEM in een Petri schaaltje bij 37 °C en 5% CO2 voor 3 dagen.
- Gooi het medium weg en was de microsferen met DPBS. Oplossing met 2 mL 4% Paraformaldehyde (PFA) gedurende 30 min bij kamertemperatuur (RT).
- Gooi de PFA weg en was de microsferen met DPBS. Permeabilize met 2 mL 0,5% nonionische oppervlakteactieve stof (d.w.z. Triton X-100) gedurende 5 min bij RT.
- Gooi de nonionische oppervlakteactieve stof weg en was de microsferen met DPBS. Beits ze met 2 mL tetramethylrhodamine (TRITC) phalloidine gedurende 30 min in de duisternis bij RT.
- Gooi de TRITC weg en was de microsferen met DPBS. Vlek ze met 2 mL 4 –, 6-diamidino-2-fenylindole (DAPI) voor 10 min in duisternis op RT.
- Gooi de DAPI weg en was de microsferen met DPBS. Leg de morfologie vast met een confocale fluorescentiemicroscoop.
3. fabricage van GelMA-vezels
- Maak een coaxiale nozzle zoals afgebeeld in Figuur 2a. Bevestig een binnenste nozzle (25 G, OD = 510 μm, ID = 250 μm) en buitenste nozzle (18 G, OD = 1200 μm, ID = 900 μm) met solderen. Sluit een glazen buis (lengte = 50 mm, binnendiameter = 1,2 mm) aan op het uiteinde van het coaxiale mondstuk.
- Los natrium alginaat (na-ALG) poeder dat wordt gesteriliseerd onder ultraviolet (UV) licht gedurende 30 minuten in gedeïoniseerd water op 2% (w/v).
- Bereid een steriele bioink-oplossing voor na stap 2,3. Verwarm de GelMA bioink-en na-alg-oplossing gedurende 15 minuten in een waterbad van 37 °C.
- Ontkoppel BMSCs cellen met 3 mL 0,25% trypsine-0,02% EDTA-oplossing gedurende 3 minuten bij 37 °C. Centrifugeer cellen in een 15 mL centrifugale buis op 100 x g gedurende 5 minuten om een celpellet te verkrijgen.
- Verwijder de supernatant vloeistof. Meng de celpellet met 2 mL bereide GelMA bioink door deze langzaam te pipetteren om de aanmaak van bubbels te voorkomen.
- Plaats 2 mL bioink (BMSCs) in een injectiespuit van 10 mL. Plaats 2 mL na-alg-oplossing in een andere spuit (10 mL). Voer ze met twee spuit pompen, respectievelijk (hier, bioink bij 50 μm/min en na-alg-oplossing bij 350 μm/min).
Opmerking: de afdrukomgeving moet streng worden gecontroleerd bij een temperatuur van 30 °C en een vochtigheidsgraad van 50%. - Schakel het 405 nm golflengte licht in om de doorzichtige buis te bestreren om de GelMA vezels te kruisen. Gebruik een Petri schaaltje met DPBS om de vezels te ontvangen.
- Neem de GelMA-vezels met een lepel van DPBS en kweek ze gedurende 3 dagen in de bereide DMEM/F-12 in 37 °C en 5% CO2.
- Volg de stappen 2.12 − 2.16 om de GelMA-vezels voor te bereiden op morfologische observatie met een confocale fluorescentiemicroscoop.
4. fabricage van complexe 3D GelMA structuren
Opmerking: afbeelding 3A toont de fabricage schets van de complexe 3D gelma structuren.
- Veeg de DLP bioprinter (Figuur 3E) met 75% alcohol af en stel het bloot aan de UV-bestraling gedurende 30 minuten voor steriliteit.
- Los de gevriesdroogde GelMA (10% w/v) en de ronde (0,5% w/v) op in DPBS. Voeg magenta eetbare pigment toe aan de oplossing (3% v/v) om de afdruk nauwkeurigheid te verbeteren.
- Filtreer de oplossing door een filter van 0,22 μm voor steriliteit en verwarm het in een waterbad van 37 °C gedurende 15 minuten.
- Bouw de 3D-modellen met CAD-software (computer-aided design). Importeer de modeldocumenten naar de bovenste software (EFL) van de toegepaste DLP bioprinter.
- Voeg 10 mL bereide bioink toe aan de trog van de DLP bioprinter.
- Stel de afdrukparameters in de bovenste software als volgt in: lichtintensiteit = 12 mW/cm2, bestralings duur = 30 s en segmenthoogte = 100 μm. Beginnen met afdrukken.
- Verwijder de gedrukte structuur van de bioprinter en dompel het in DPBS in een Petri schaaltje.
- Maak de MDA-MB-231s-cellen los met 3 mL 0,25% trypsine-0,02% EDTA-oplossing gedurende 3 minuten bij 37 °C. Centrifugeer cellen bij 100 x g gedurende 5 minuten in een buis van 15 ml om een celpellet te verkrijgen.
- Verwijder de supernatant vloeistof en meng de celpellet met 2 mL DMEM.
- Voeg 100 μL celsuspensie toe aan de afgedrukte structuren. Kweek ze gedurende 3 dagen in de geprepareerde DMEM bij 37 °C en 5% CO2.
- Volg de stappen 2.12 − 2.16 om de complexe 3D-structuren voor morfologische observatie met een confocale fluorescentiemicroscoop voor te bereiden.
5. fabricage van op GelMA gebaseerde microfluïdische chips
Opmerking: Figuur 4A toont de fabricage schets van de op gelma gebaseerde microfluïdische chip.
- Los de gevriesdroogde GelMA 10% (w/v) en LAP (0,5% w/v) op in DPBS. Filtreer de GelMA-oplossing door een 0,22 μm-filter voor steriliteit.
- Steriliseer het gelatine poeder onder UV-licht gedurende 30 minuten en voeg het toe aan de GelMA-LAP oplossing, bereid in stap 5,1 tot een uiteindelijke concentratie van gelatine van 5% (w/v). Verwarm het mengsel gedurende 15 minuten in een waterbad van 37 °C.
- Ontwerp een groep van mallen (Figuur 4B, C) met CAD-software en vervaardiging ze met fotopolymeer Resin op een DLP-printer.
- Vul de mallen volledig met de bereide bioink.
- Zet de mallen in een koelkast van 4 °C om de gelatine gedurende 30 minuten aan te kruisen.
- Verwijder de mallen en ontmaltijd met een blad de deels (fysiek) kruidige hydrogel vellen uit de mallen.
- Combineer de twee gedecodeerde hydrogel vellen en bind ze met de hulp van GelMA door te bestraleren bij 405 nm gedurende 1 minuut.
- Maak de HUVECs cellen los met 3 mL 0,25% trypsine-0,02% EDTA-oplossing gedurende 3 minuten bij 37 °C. Centrifugeer cellen in een 15 mL centrifugale buis om een celpellet bij 100 x g gedurende 5 minuten te verkrijgen.
- Verwijder de supernatant vloeistof en meng de celpellet met 2 mL DMEM.
- Vul het micro kanaal volledig door de celsuspensie met een nozzle en spuit te injecteren.
- Draai de chip ondersteboven elke 15 min tijdens de volgende 3 h om uniforme en volledige celseeding te bereiken. Kweek de chips in de Petri schaal gedurende 3 dagen in de geprepareerde DMEM bij 37 °C en 5% CO2.
- Volg de stappen 2.12 − 2.16 om de microfluïdische chips voor te bereiden op morfologische observatie met een confocale fluorescentiemicroscoop.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tijdens de fabricage van GelMA-microsferen werden de GelMA-druppeltjes gescheiden door de externe elektrische veld kracht. Toen de druppels in de ontvangende silicium olie vielen, bleven ze standaard spheroid-vorm zonder staarten. Dit komt doordat de GelMA druppeltjes in een waterige fase zaten, terwijl de silicium olie in een oliefase zat. De oppervlaktespanning die tussen de twee fasen ontstond, veroorzaakte de GelMA-druppeltjes om een standaard spheroid-vorm te behouden. In termen van de cel beladen microsferen, cellen ervaren de hoogspanning elektrische veld kracht in dit proces. Uit de morfologie van de gebeitste MDA-MB-231s (Figuur 1B – E) bleek dat de ENCAPSULATED MDA-MB-231s zijn verspreidings vermogen handhaafde, waarbij de biocompatibiliteit van deze elektrogewijze fabricagemethode werd geverifieerd.
In termen van de GelMA vezels stroomden GelMA en natriumalginaatoplossing in de binnenste en buitenste nozzles van het coaxiale mondstuk, respectievelijk. Aangezien de natriumalginaat een hogere viscositeit had dan GelMA, werd GelMA beperkt in de natriumalginaatoplossing en werd een lijn vorm gehandhaafd. De bestraling door licht (405 nm golflengte) zorgde ervoor dat de binnenste GelMA kruiselings werd, waardoor de GelMA vezels gevormd werden (Figuur 2B). Bovendien werden BMSCs ingekapseld in de GelMA-vezels (Figuur 2C, D). Zoals getoond, de Encapsulated BMSCs onderhouden spreiding vermogen in de GelMA hydrogel netwerken na het fabricageproces (Figuur 2E).
Een DLP bioprinter werd gekozen om GelMA structuren te fabriceren met complexere vormen. Zoals weergegeven in Figuur 3B – D, werden de structuren "neus", "oor" en "multi kamer" vastgesteld. Aan de oppervlakte van de gecrosslinked GelMA-constructies werden de geseede HUVECs bevestigd aan de GelMA-materialen en de spreiding (Figuur 3F). Dit toonde de mogelijkheid dat de oprichting van GelMA complexe 3D structuren met behulp van een DLP bioprinter heeft een groot potentieel in toepassingen op het gebied van weefsel engineering.
In tegenstelling tot de traditionele microfluïdische chip die is gebaseerd op materialen zonder biologische afbraak eigenschappen16,17,18,20 (dat wil zeggen, hars, glas, Polydimethylsiloxaan [PDMS] en polymethylmethacrylaat [PMMA]), werd hier een gelma-gebaseerde microfluïdische chip gefabriceerd met behulp van een tweemaal kruislings Twee componenten in de bioink werden achtereenvolgens gecrosslinkt. Chips met verschillende microkanalen werden gebouwd door het ontwerpen van verschillende mallen op aanvraag (Figuur 4B, C). Bovendien werd geverifieerd dat HUVECs in de kanalen werden geseëerd en aan de kanaal wand werden bevestigd, waardoor de macroscopische vorm van het vat werd gevormd (Figuur 4D, E).
Figuur 1: GelMA microsferen. A) fabricage schets van de gelma-microsferen. B) optische Microscoop afbeelding van de gelma-microsferen. C) optische-Microscoop afbeelding van de MDA-MB-231s in gelma. D) 2D-weergave van de F-actin en kern van de ingekapselde MDA-MB-231s. (E) 3D-weergave van de F-actin en kern van de Encapsulated MDA-MB-231s. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2: GelMA vezels. A) fabricage schets van de gelma-vezels. B) optische Microscoop afbeelding van de gelma-vezels (met blauwe inkt). C) confocale fluorescentiemicroscoop afbeelding van de gelma-vezels (met groene fluorescentie deeltjes). D) optische-Microscoop afbeelding van de bmscs in gelma-vezels. E) de F-actin en kern van de ingekapselde bmscs. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: GelMA complexe 3D structuren. A) fabricage schets van de complexe Gelma 3D-constructies. B) optische Microscoop afbeelding van de gelma "Nose". (C) optische Microscoop beeld van het gelma "oor". D) optische-Microscoop afbeelding van de gelma "multi Chamber". E) de toegepaste DLP bioprinter. F) het f-actin en de kern van de geseede MDA-MB-231s. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4: GelMA-gebaseerde microfluïdische chip. A) fabricage schets van de op gelma gebaseerde microfluïdische chip. (B,C) Optische Microscoop beelden van de GelMA gebaseerde microfluïdische chip. D) optische-Microscoop afbeelding van de geplaatste HUVECs op de kanaal wand. E) het F-actin en de kern van de geplaatste HUVECs op de kanaal wand. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dit artikel beschrijft verschillende strategieën om GelMA 3D-constructies te fabriceren, namelijk GelMA-microsferen, GelMA-vezels, GelMA-complexe structuren en op GelMA gebaseerde microfluïdische chips. GelMA heeft veelbelovende biocompatibiliteits-en vormings capaciteiten en wordt op grote schaal gebruikt op het gebied van biofabricage. Microsphere structuren zijn geschikt voor gecontroleerde drug afgifte, weefsel culturing, en injectie in organismen voor verdere therapie21,22,23,24,25. Omdat de viscositeit van de GelMA-oplossing laag is, is de vorming uitdagend. Zo werd tijdens de fabricage van de GelMA-microsferen het elektrohydrodynamische (EHD) principe gekozen om dit probleem op te lossen. De toegepaste spanning was relatief laag en de microdruppeltjes werden één voor één gegenereerd. Om microsferen van een kleiner formaat te fabriceren, kan de toegepaste spanning worden verhoogd, en de vloeistof zou in een andere staat zijn met de Taylor Cone26.
Vanwege het Coulomb-explosie fenomeen werden de druppel druppeltjes verder gescheiden door hun overmatige elektrische dichtheid, wat resulteerde in kleinere GelMA-microsferen. Bovendien werden Monocomponent GelMA-vezels gefabriceerd met behulp van een coaxiale nozzle en natriumalginaatoplossing. Hier werd een coaxiale nozzle aangebracht. Zoals hierboven vermeld, als gevolg van de lage viscositeit van GelMA, natrium alginaat voorzien van weerstand om te helpen handhaven van de vorm van vezels. Hydrogel vezel structuren zijn geschikt voor het nabootsen van de vezel vormige weefsels in vivo (d.w.z. spieren, vaten, etc.27,28,29,30,31,32). Voor gelma-vezels met meer gecompliceerde componenten kan de toegepaste bioprinten-nozzle verder worden aangepast. Zo kan bijvoorbeeld een coaxiale nozzle met drie lagen worden geassembleerd om meerlaagse GelMA-vezels te genereren.
Bij de oprichting van complexe GelMA 3D structuren, bleek dat de DLP bioprinter breekt door het druk obstakel veroorzaakt door de lage viscositeit van GelMA. Met behulp van CAD-software werden GelMA 3D-constructies op aanvraag gefabriceerd. Ten slotte werd een nieuwe GelMA-fabricagemethode, de twee keer cross-linking-strategie, gedemonstreerd en toegepast op de combinatie van GelMA en een traditionele microfluïdische chip. De hydrogels hebben een hogere biocompatibiliteit en onderzoekers kunnen cellen in het spaan lichaam inkapen. De voorgestelde GelMA-gebaseerde microfluïdische chip kan verder worden verbeterd door cellen in de chips in te kapen om als geschikte modellen in vitro te dienen voor geneesmiddelen screening, cellulaire interactiestudies, enz. Wij zijn van mening dat de hier beschreven methoden voor de fabricage van GelMA het ontwikkelingstempo op dit gebied zullen verhogen en in verder biomedisch onderzoek kunnen worden toegepast.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesponsord door het National Key Research and Development Program van China (2018YFA0703000), de National Nature Science Foundation of China (No. U1609207, 81827804), het wetenschaps Fonds voor creatieve onderzoeksgroepen van de National Natural Science Oprichting van China (nr. 51821093).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.22 μm filter membrane | Millipore | ||
| 2-(4-amidinophenyl)-6-indolecarbamidine dihydrochloride (DAPI) | Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China | ||
| 3D bioprinter | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| 405nm wavelength light | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| co-axial nozzle | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| confocal fluorescence microscope | OLYMPUS FV3000 | ||
| digital light processing (DLP) bioprinter | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| DLP printer | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
| Dulbecco's Modified Eagle Medium with L-glutamine (DMEM/F-12) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
| EFL Software | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| fetal bovine serum (FBS) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
| gelatin | Sigma-Aldrich, Shanghai, China | ||
| gelatin methacryloyl (GelMA) | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| high voltage power | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| lithium phenyl-2, 4, 6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
| paraformaldehyde | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
| penicillin/streptomycin | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
| sodium alginate (Na-Alg) | Sigma-Aldrich, Shanghai, China | ||
| TRITC phalloidin | Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China | ||
| Triton X-100 | Solarbio Co., Ltd., Shanghai, China |
References
- Ahmed, E. M. Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review. Journal of Advanced Research. 6 (2), 105-121 (2015).
- Ashton, R. S., Banerjee, A., Punyani, S., Schaffer, D. V., Kane, R. S. Scaffolds based on degradable alginate hydrogels and poly(lactide-co-glycolide) microspheres for stem cell culture. Biomaterials. 28 (36), 5518-5525 (2007).
- 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).
- Saroia, J., et al. A review on biocompatibility nature of hydrogels with 3D printing techniques, tissue engineering application and its future prospective. Bio-Design and Manufacturing. 1 (4), 265-279 (2018).
- Van Den Bulcke, A. I., et al. Structural and Rheological Properties of Methacrylamide Modified Gelatin Hydrogels. Biomacromolecules. 1 (1), 31-38 (2000).
- Sun, M., et al. Synthesis and Properties of Gelatin Methacryloyl (GelMA) Hydrogels and Their Recent Applications in Load-Bearing Tissue. Polymers. 10 (11), 1290 (2018).
- Gao, Q., et al. 3D printing of complex GelMA-based scaffolds with nanoclay. Biofabrication. 11 (3), 035006 (2019).
- Hassanzadeh, P., et al. Ultrastrong and flexible hybrid hydrogels based on solution self-assembly of chitin nanofibers in gelatin methacryloyl (GelMA). Journal of Materials Chemistry B. 4 (15), 2539-2543 (2016).
- McBeth, C., et al. 3D bioprinting of GelMA scaffolds triggers mineral deposition by primary human osteoblasts. Biofabrication. 9 (1), 015009 (2017).
- Nie, J., et al.
- Shao, L., et al. Bioprinting of Cell-Laden Microfiber: Can It Become a Standard Product. Advanced Healthcare Materials. 8 (9), 1900014 (2019).
- Shao, L., et al. Fiber-Based Mini Tissue with Morphology-Controllable GelMA Microfibers. Small. 14 (44), 1802187 (2018).
- Xie, M., et al. Electro-Assisted Bioprinting of Low-Concentration GelMA Microdroplets. Small. 15 (4), 1804216 (2019).
- Yue, K., et al. Synthesis, properties, and biomedical applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels. Biomaterials. 73, 254-271 (2015).
- Schuurman, W., et al. Gelatin-Methacrylamide Hydrogels as Potential Biomaterials for Fabrication of Tissue-Engineered Cartilage Constructs. Macromolecular Bioscience. 13 (5), 551-561 (2013).
- Barbot, A., Decanini, D., Hwang, G. On-chip Microfluidic Multimodal Swimmer toward 3D Navigation. Scientific Reports. 6, 19041 (2016).
- Esmaeilsabzali, H., et al. An integrated microfluidic chip for immunomagnetic detection and isolation of rare prostate cancer cells from blood. Biomedical Microdevices. 18 (1), 22 (2016).
- Lee, J. M., Zhang, M., Yeong, W. Y. Characterization and evaluation of 3D printed microfluidic chip for cell processing. Microfluidics and Nanofluidics. 20 (1), 5 (2016).
- Picot, J., et al. A biomimetic microfluidic chip to study the circulation and mechanical retention of red blood cells in the spleen. American Journal of Hematology. 90 (4), 339-345 (2015).
- Ren, K., Zhou, J., Wu, H. Materials for Microfluidic Chip Fabrication. Accounts of Chemical Research. 46 (11), 2396-2406 (2013).
- Chen, H., et al. Covalently antibacterial alginate-chitosan hydrogel dressing integrated gelatin microspheres containing tetracycline hydrochloride for wound healing. Materials Science and Engineering: C. 70, 287-295 (2017).
- Fan, M., et al. Covalent and injectable chitosan-chondroitin sulfate hydrogels embedded with chitosan microspheres for drug delivery and tissue engineering. Materials Science and Engineering: C. 71, 67-74 (2017).
- Feng, J., et al. Preparation of black-pearl reduced graphene oxide-sodium alginate hydrogel microspheres for adsorbing organic pollutants. Journal of Colloid and Interface Science. 508, 387-395 (2017).
- Park, K. S., Kim, C., Nam, J. O., Kang, S. M., Lee, C. S. Synthesis and characterization of thermosensitive gelatin hydrogel microspheres in a microfluidic system. Macromolecular Research. 24 (6), 529-536 (2016).
- Zheng, Y., et al. Injectable Hydrogel-Microsphere Construct with Sequential Degradation for Locally Synergistic Chemotherapy. ACS Applied Materials, Interfaces. 9 (4), 3487-3496 (2017).
- Fernández de la Mora, J. The Fluid Dynamics of Taylor Cones. Annual Review of Fluid Mechanics. 39 (1), 217-243 (2006).
- Hsiao, A. Y., et al. Smooth muscle-like tissue constructs with circumferentially oriented cells formed by the cell fiber technology. PLoS ONE. 10, 0119010 (2015).
- Meng, Z. J., et al. Microfluidic generation of hollow Ca-alginate microfibers. Lab on a Chip. 16 (14), 2673-2681 (2016).
- Peng, L., Liu, Y., Gong, J., Zhang, K., Ma, J. Continuous fabrication of multi-stimuli responsive graphene oxide composite hydrogel fibres by microfluidics. RSC Advances. 7 (31), 19243-19249 (2017).
- Sugimoto, M., et al. Micropassage-embedding composite hydrogel fibers enable quantitative evaluation of cancer cell invasion under 3D coculture conditions. Lab on a Chip. 18 (9), 1378-1387 (2018).
- Yamada, M., Sugaya, S., Naganuma, Y., Seki, M. Microfluidic synthesis of chemically and physically anisotropic hydrogel microfibers for guided cell growth and networking. Soft Matter. 8 (11), 3122-3130 (2012).
- Gao, G., et al. Tissue engineered bio-blood-vessels constructed using a tissue-specific bioink and 3D coaxial cell printing technique: a novel therapy for ischemic disease. Advanced Functional Materials. 27 (33), 1700798 (2017).
