Login processing...

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

Bioengineering

باستخدام متعدد الطبقات Hydrogel Bioink في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لتوزيع الخلايا المتجانسة

doi: 10.3791/60920 Published: May 2, 2020

Summary

هنا ، وضعنا استراتيجية معدلة متعددة الطبقات جديدة للبيوين السائل الشبيه (الجيلاتين ميثاكريلويل مع لزوجة منخفضة) لمنع ترسب الخلايا المغلفة.

Abstract

خلال عملية البثق ثلاثي الأبعاد، يمكن للبيوينكات الشبيهة بالسائل ذات اللزوجة المنخفضة حماية الخلايا من تلف الغشاء الناجم عن إجهاد القص وتحسين بقاء الخلايا المغلفة. غير أن الترسيب السريع للخلايا التي تحركها الجاذبية في الخزان يمكن أن يؤدي إلى توزيع الخلايا غير المتجذّر في الهياكل المطبوعة بيولوجياً، وبالتالي يعوق تطبيق البيوين السائلة الشبيهة بالسائل. هنا، وضعنا استراتيجية معدلة متعددة الطبقات جديدة للبيوين السائل مثل (على سبيل المثال، الجيلاتين الميثاكريل مع اللزوجة المنخفضة) لمنع ترسب الخلايا المغلفة. تم التلاعب بالواجهات السائلة المتعددة في البيوفينك متعدد الطبقات لتوفير الاحتفاظ بين الوجهين. ونتيجة لذلك، فإن عمل ترسيب الخلايا الذي يمر عبر الطبقات المجاورة في النظام متعدد الطبقات كان متخلفاً في خزان بيوينك. ووجد أن الاحتفاظ بين الوجهين أعلى بكثير من السحب الرسوبي للخلايا، مما يدل على الدور الحاسم للاستبقاء بين الوجهين في منع ترسب الخلايا وتعزيز تشتت أكثر تجانساً للخلايا في البيوين المتعدد الطبقات.

Introduction

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

ثلاثي الأبعاد (3D) الطباعة البيولوجية كانت طريقة واعدة لتصنيع النسخ المتماثلة المعمارية والوظيفية المعقدة من الأنسجة الأصلية في الطب الحيوي والتجدد1،2،3. الاستراتيجيات المشتركة للطباعة الحيوية ، بما في ذلك النافثة للحبر ، والبثق ، والطباعة stereolithography ، لديها إيجابيات وسلبيات من وجهات نظر مختلفة4. ومن بين هذه التقنيات، يتم استخدام إجراء البثق الأكثر شيوعًا بسبب فعاليته من حيث التكلفة. Bioink يلعب دورا رئيسيا في استقرار عملية البثق البيولوجية. وينبغي أن bioink الخلية محملة مثالية لا يكون فقط مواكبا بيولوجيا ولكن أيضا أن تكون مناسبة للخصائص الميكانيكية5. وعادة ما يتم تقديم Bioinks مع انخفاض اللزوجة على أنها حالة تشبه السائل. ويمكن أن تكون هذه bioinks بسهولة وبسرعة المودعة وتجنب تلف غشاء الخلية الناجمة عن ارتفاع الإجهاد القص أثناء البثق. ومع ذلك ، في الحالات المعقدة التي تتطلب فترات الطباعة الطويلة الأجل ، فإن انخفاض اللزوجة غالبا ما يؤدي إلى الترسيب الحتمي للخلايا المغلفة في خزان bioink ، والذي عادة ما تحركه الجاذبية ويؤدي إلى تشتت الخلايا غير المتهوّن في bioink6،7. وبالتالي، bioink مع تشتت الخلايا غير متجانسة يعوق في المختبر الحيوي بناء الأنسجة الوظيفية.

وقد أفادت عدة دراسات حديثة تركز على الأحياء الحيوية تعزيز التشتت المتجانس للخلايا المغلفة. وقد استخدم في البثق البيولوجي8من البثق البينات المعدلة على أساس الربط المتقاطع المزدوج. تم تعديل البوليمر alginate مع الببتيدات والبروتينات في هذه الدراسة. قدمت الخلايا توزيعًا أكثر تجانسًا في هذا الجينات المعدلة مما كانت عليه في الجينات الشائعة الاستخدام بسبب مواقع المرفقات التي توفرها الببتيدات والبروتينات. وبدلاً من ذلك، تم استخدام البيوينك المخلوطة لحل ترسبات الخلايا في بيوينك. تم استخدام بيوينك المخلوطة التي تحتوي على البولي ايثيلين جلايكول (PEG) والجيلاتين أو الجيلاتين ميثاكريلوفيل (GelMA) مع تحسين متانة الميكانيكية في دراسة أخرى9. وقدمت الخلايا المغلفة توزيعا متجانسا أساسا لأن لزوجة بيونك المخلوطة قد تحسنت. بشكل عام ، هناك عدة عوامل تؤثر على تشتت الخلايا المغلفة في bioink ، مثل لزوجة بيوينك ، وجاذبية الخلايا ، وكثافة الخلايا ، ومدة فترة العمل. ومن بين هذه العوامل، تلعب جاذبية الخلايا دوراً حاسماً في تعزيز الترسيب. وقد تم التحقيق في الطفو والاحتكاك التي تقدمها bioink لزجة باعتبارها القوى الرئيسية ضد الجاذبية حتى الآن10.

هنا، وضعنا استراتيجية جديدة لتعزيز التشتت متجانسة للخلايا المغلفة في bioink عن طريق التلاعب واجهات سائلة متعددة في خزان بيوينك. هذه الواجهات السائلة التي تم إنشاؤها بواسطة التعديل متعدد الطبقات من bioink لا يمكن أن توفر فقط الاحتفاظ بين الوجهين ، مما يؤخر ترسب الخلايا ، ولكن أيضا الحفاظ على التوافق الحيوي والسلوك الريولوجي مناسب من bioink. في الممارسة العملية، قمنا بتعديل محلول GelMA مائي (5٪، ث / الخامس) مع الليفي الحرير (SF) بطريقة متعددة الطبقات لإنتاج طوليا أربعة واجهات، وتوفير التوترات بين الوجهين في bioink المخلوطة. ونتيجة لذلك، تم تعويض تحميل الجاذبية على الخلايا من خلال التوتر بين الوجهين من صنع الإنسان، وتم الحصول على تشتت متجانس تقريبا للخلايا المغلفة في بيوينك بسبب انخفاض الترسيب عبر الطبقات المجاورة من الخلايا. ولم يبلغ حتى الآن عن أي بروتوكول مماثل لإبطاء ترسب الخلايا المغلفة عن طريق التلاعب في الاحتفاظ بالتشوهات في البيوinkس السائلة. نقدم بروتوكولنا هنا لنوضح طريقة جديدة لحل ترسب الخلايا في الطباعة الحيوية.

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

1. إعداد الخلية محملة SF-GelMA

  1. تعقيم جميع المواد باستخدام 0.22 وحدات تصفية حقنة μm. تنفيذ جميع الخطوات في مجلس الوزراء السلامة البيولوجية.
  2. دافئ 1X PBS إلى 50 درجة مئوية، ويذوب الجيلاتين في 1X PBS ساخنة مع اثارة. وينبغي أن يكون التركيز النهائي من الجيلاتين في برنامج تلفزيوني 10٪ (ث / الخامس).
  3. إضافة anhydride الميثاكريليك في الحل الجيلاتين (نسبة الوزن من أنهيدريد الميثاكريليك إلى الجيلاتين من 0.6 إلى 1) ببطء مع اثارة، وخلط المجمع لمدة 1 ساعة على الأقل (50 درجة مئوية). عادة, إعداد 200 مل من 10% حل الجيلاتين مع 12 غرام من أنهيدريد الميثاكريليك; يعتمد الحجم على احتياجات الدراسة.
  4. نقل الحل المختلط الذي يحتوي على الجيلاتين والميثاكريليك أنهيدريد إلى أنبوب معقم 50 مل.
  5. أجهزة الطرد المركزي الحل المختلط في 3500 x ز. وعادة ما يستغرق 3-5 دقيقة للحصول على طبقتين. جمع الطبقة العليا (GelMA) وتجاهل الطبقة السفلى (غير المكرر أنهيدريد methacrylic).
  6. تخفيف حل الطبقة العليا التي تم الحصول عليها في الخطوة 1.5 مع مجلدين من المياه غير المؤينة (40-50 درجة مئوية).
  7. Dialyze الحل التي تم الحصول عليها في الخطوة 1.6 مع 12-14 كيلو ادا الوزن الجزيئي قطع غشاء غسيل الكلى ضد المياه deionized لمدة 5-7 أيام (40-50 درجة مئوية). تغيير الماء مرتين كل يوم.
  8. جمع وتجميد الحل GelMA في -80 درجة مئوية بين عشية وضحاها.
  9. Lyophilize حل GelMA لمدة 3-5 أيام في مجفف التجميد مع درجة الحرارة تعيين إلى -45 درجة مئوية والضغط تعيين إلى 0.2 mbar.
  10. حل جيلما المتحللة (درجة الاستبدال من حوالي 75٪) في 1x PBS تحتوي على 10٪ FBS (مصل البقر الجنينية، v/v)، 25 mM HEPES (N-2-hydroxyethylpiperazine-N-ethane-sulfonic acid)، وضوئي (0.5٪، ث/الخامس) للحصول على إعداد جيلما بيوينك.
    ملاحظة: يمكن حساب درجة استبدال جيلما عن طريق مقايسة ninhydrin3.
  11. مزيج الحل GelMA (10٪ ، ث / الخامس) مع أحجام مختلفة من حل SF الأولي (5 ٪ ، ث / الخامس) وأحجام مختلفة من 1x PBS للحصول على بيونكس SF - GelMA مع تركيزات مختلفة من SF. نسبة لكل 1 مل من GelMA و SF حل في bioinks مختلفة معروضة في الجدول 1.
    ملاحظة: يجب أن تحتوي جميع البيوink على تركيز نهائي بنسبة 5٪ (ث/ الخامس) GelMA ، ولكن تركيز SF يختلف: 0.5 ، 0.75 ، 1.0 ، 1.25 ، و 1.5 ٪ (ث / الخامس) في الكائنات الحيوية SF-GelMA المختلفة. استخدام SF-M-طبقات-جيلما على سبيل المدى Bioink GelMA المعدلة مع SF بطريقة طبقة من طبقة. استخدام SF-X-GelMA لمصطلح تلك GelMA المعدلة مع SF بطريقة متجانسة (على سبيل المثال، جيلما مع تعديل 1٪ SF كان يسمى SF-1-GelMA).
  12. سونيكات جميع bioinks لمدة 10-20 دقيقة.
  13. تنمو خلايا NIH3T3 باستخدام DMEM (Dulbecco معدلة النسر المتوسطة) التي تحتوي على 10٪ FBS و 1٪ البنسلين-ستربتوميسين في حاضنة (37 درجة مئوية مع 5٪ CO2). مرور الخلايا بنسبة 1:3 عندما تصل الكثافة إلى 80٪.
  14. الطرد المركزي تعليق NIH3T3 الخلايا في 1500 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق. إزالة فائق مع شفط وإعادة بيليه الخلية مع محلول بيوينك الطازجة في أنبوب معقم 15 مل.
    ملاحظة: يجب أن يكون تركيز الخلايا المغلفة في بيوينك 1 × 106 خلايا/مل، ويجب حساب التركيز باستخدام مقياس الخلايا.
  15. استخدام 2 مل من مختلف البيوتين SF-GelMA لتعليق الكريات الخلية للحصول على مختلف bioinks محملة بالخلايا.

2. تحميل وإعادة تسخينها والطباعة الحيوية من SF-M-طبقات-جيلما

  1. تحميل 0.4 مل من الخلية محملة SF-0.5-جيلما في الطبقة السفلى من الحقنة.
    ملاحظة: استخدام حقنة 2 مل كما خزان بيوينك في هذه الدراسة. تحميل مختلف SF-GelMA bioinks في حقنة بطريقة طبقة على مستوى الطبقة.
  2. وضع الحقنة في حمام الماء المثلج (0 درجة مئوية) لمدة 5 دقائق للتسبب في bioink الطبقة السفلية للتحول إلى حالة هلام.
  3. تحميل 0.4 مل من الخلية محملة SF-0.75-جيلما bioink فوق الطبقة السفلى.
  4. ضع الحقنة مع طبقتين من bioinks في حمام الماء المثلج (0 درجة مئوية) لمدة 5 دقائق لتتسبب في تحويل طبقتين من bioinks إلى حالة هلام.
  5. دورة خطوات التحميل والتبريد 3 مرات أخرى مع الأنواع المتبقية 3 من bioinks (SF-1-GelMA، SF-1.25-جيلما، SF-1.5-GelMA) للحصول على نظام بيوينك متعدد الطبقات مع تركيزات مختلفة من SF في طبقات مختلفة. يجب أن يكون حجم المستخدمة لتحميل جميع bioinks 0.4 مل.
  6. إعادة تسخين الحيوية متعددة الطبقات عن طريق وضع الحقنة في حاضنة (37 درجة مئوية) لمدة 30 دقيقة قبل الطباعة الحيوية.
  7. استخدام حقنة 2 مل كما خزان bioink مع فوهة الطباعة 27 ز. تعيين سرعة تدفق في 50 ميكرولتر / دقيقة، وسرعة الحركة من فوهة في 2 ملم / الثانية، وارتفاع فوهة في 1 ملم. تنفيذ إجراء الطباعة الحيوية في درجة حرارة الغرفة (حوالي 20 درجة مئوية).
    1. طباعة بناء الأنسجة بطريقة البثق باستخدام الطابع الحيوي حسب الطلب تحت المعلمات تكييفها من دراساتنا السابقة11،12.
  8. استخدام الأشعة فوق البنفسجية (365 نانومتر، 800 ميغاواط) لمدة 40 s ل crosslink بناء الأنسجة المطبوعة بيولوجيا.
  9. ثقافة بناء الأنسجة عبر الصلصال في DMEM (متوسطة النسر المعدلة في دولبيككو) التي تحتوي على 10٪ FBS و 1٪ البنسلين-ستربتوميسين في حاضنة (37 درجة مئوية مع 5٪ CO2). تم تغيير الوسيلة كل 8 ساعات خلال أول 2 أيام وكل 2-3 أيام بعد ذلك.

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

ويظهر في الشكل 1مخطط لإعداد bioinks محملة بالخلايا. بعد إعداد مختلف bioinks، تم تنفيذ التحميل، وإعادة التسخين والطباعة الحيوية (الشكل 2). لتقييم توزيع الخلايا المغلفة في خزان بيوينك، تم إجراء عملية الطباعة الحيوية باستخدام ثلاثة بيونكات مختلفة محملة بالخلايا في ثلاث لوحات 96-آبار(الشكل 3A). وقد استخدمت مجموعتين من التحكم (جيلما البكر وSF-1-GelMA bioinks) والمجموعة التجريبية (SF-M-Layered-GelMA bioink) للتحقيق في تشتت الخلايا المغلفة (الشكل 3B). تم قذف ستين ميكروليتر من bioink محملة بالخلايا في كل بئر من ثلاث لوحات 96 بئر. وكان الحجم الإجمالي للأنواع الثلاثة من بيوينك 2 مل، ونتيجة لذلك، كانت فترة الطباعة البيولوجية أكثر من 30 دقيقة. مع حضانة إضافية قبل الطباعة (30 دقيقة)، وكان إجمالي فترة العمل أكثر من 1 ساعة، واعتبر مدة تصنيع مناسبة للطباعة البيولوجية الأنسجة الكبيرة والأعضاء. عدد الخلايا في الآبار المستهدفة، التي تحمل علامة في الشكل 3A، في اللوحات الثلاث تم عدها. يمكن أن تعكس أعداد الخلايا في آبار مختلفة تشتت الخلايا المغلفة بين المجموعات المختلفة. وأظهرت النتائج أنه مع تقدم عملية الطباعة الأحيائية، انخفضت كثافة الخلايا في الآبار المستهدفة في جميع الفئات. في مجموعة SF-0-GelMA، تم إيداع حوالي 70٪ من الخلايا في الطبقة السفلية بعد الإجراء الإجمالي. في مجموعة SF-1-GelMA، تم إيداع حوالي 40٪ من الخلايا في الطبقة السفلية، وتم إيداع ما يقرب من 5٪ من الخلايا في الطبقة العليا. في مجموعة SF-M-Layered-GelMA، كان ترسب الخلايا المغلفة أكثر تجانسًا من مجموعات التحكم(الشكل 3C و 3D).

Figure 1
الشكل 1: التخطيط لإعداد SF-GelMA Bioink. تم إعداد SF-GelMA عن طريق خلط الليفي الحريري (SF) ومجمع GelMA/photoinitiator (PI) متبوعًا بالعلاج بالموجات فوق الصوتية لمدة 10-20 دقيقة. ثم، تم تعليق الخلايا المستهدفة في خليط SF-GelMA لإعداد الخلية محملة SF-GelMA bioink. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: إجراء التحميل وإعادة التسخين والطباعة الحيوية. الخلية محملة SF-GelMA، كما bioink (aq)، تم تحميلها في خزان بيوينك وتحويلها إلى حالة هلام من إجراء التبريد. تم تكرار إجراء التحميل والتبريد 5 مرات باستخدام البيوين (aq) بتركيزات مختلفة من SF (0.5، 0.75، 1.0، 1.25، 1.5٪ للحصول على SF-Multilayered-GelMA (SF-M-طبقات-جيلما). تم تسخين حالة هلام SF-M-طبقات-GelMA عن طريق وضع bioink في حاضنة لمدة 30 دقيقة. تحول bioink الدولة هلام إلى حالة سائلة بعد الحضانة. ثم، تم استخدام bioink المعدة للطباعة باستخدام حقنة 2 مل كما خزان bioink مع فوهة الطباعة 27 ز. تم ربط بناء الأنسجة المطبوعة باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية. Aq يعني محلول مائي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: استخدمت عملية الطباعة البيولوجية ثلاثة بيوتينك مُحملة بخلايا مختلفة. (A) ، تم قذف ستين ميكرولتررس من bioink في لوحة 96-well المقابلة في الدقيقة ، واستغرق الأمر أكثر من 30 دقيقة لتحقيق إجراء الطباعة الحيوية في لوحة 96-well. (ب)، استخدمت ثلاثة أنواع مختلفة من bioinks للتحقيق في تشتت الخلايا المغلفة في إجراء الطباعة الحيوية: مجموعتين تحكم (جيلما البكر وSF-1-GelMA bioinks) ومجموعة التجارب (SF-M-Layered-GelMA bioink). (C-D)، تم الكشف عن كثافات الخلايا في الآبار رقم 1 و5 و10 و15 و20 و25 و30 بئرًا في اللوحات الثلاثة بالبلطين، مما يظهر توزيع الخلايا المغلفة في البيوبانكس الثلاثة، وكان ترسب الخلايا المغلفة في مجموعة SF-M-Layered-GelMA أكثر تجانسًا. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

بيوينكس المواد (مل)
جيلما Sf برنامج تلفزيوني
SF-0.5-جيلما 0.5 0.1 0.4
SF-0.75-جيلما 0.5 0.15 0.35
SF-1.0-جيلما 0.5 0.2 0.3
SF-1.25-جيلما 0.5 0.25 0.25
SF-1.5-جيلما 0.5 0.3 0.2

الجدول 1: إعداد البيوين SF-GelMA

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

استقرار النظام متعدد الطبقات هو نقطة رئيسية لتنفيذ هذا البروتوكول بنجاح. قمنا نظرياً بحساب انتشار جزيئات SF في محلول GelMA بناءً على دراسة نعمان13. ووجد أن انتشار البروتينات في الحل يرتبط بوزنها الجزيئي. متوسط الوزن الجزيئي (MW) من الألبومين المصل البقري (BSA) هو 66.5 كيلو Da، ومعامل انتشاره هو 64-72 ميكرومتر2/s. ويبلغ متوسط الـ MW من الفيبرينوجين 339.7 كيلو Da، ويبلغ معامل انتشاره 23-34 ميكرومتر2/s. متوسط MW من جزيئات SF في دراستنا هو ما يقرب من 100 كيلو Da. استناداً إلى نتائج دراسة نعمان، معامل انتشار جزيء SF واحد هو بين 23-72 μm2/s في الماء عند 25 درجة مئوية. وفقا لمعادلة ستوكس -آينشتاين، يتم تعريف معامل الانتشار على النحو التالي:

Equation 1

حيث D هو معامل الانتشار، K هو الاتساق، T هو درجة الحرارة المطلقة، η هو لزوجة المحلل، وd هو القطر. ويمكن استنتاج أن الفرق في معامل الانتشار لجزيئات SF في الماء والحل في جيلما يتحدد من خلال الفرق في اللزوجة من هذين الحلين المحيطين. وعلاوة على ذلك، يمكن حساب نصف قطر الانتشار على النحو التالي:

Equation 2

حيث R هو نصف قطر الانتشار، D هو معامل الانتشار، و T هو وقت الانتشار. المياه النقية تقدم لزوجة في 8.9 × 10-4 باسكال · ق، واللزوجة من جيلما في معدل القص صفر في دراستنا كان أعلى من 1000 Pa·s. وبالتالي، فإن نصف قطر الانتشار من جزيء SF واحد في 25 درجة مئوية أقل من 0.66-1.18 ميكرومتر / ساعة في حل جيلما. وهذا يشير إلى أن SF لا يمكن أن تنتشر عبر الطبقات المجاورة في نظام SF-M-طبقات-جيلما، مما يدل على استقرار النظام متعدد الطبقات.

إن الترسيب الذي تحركه الجاذبية للخلايا المغلفة أمر لا مفر منه عند الطباعة البيولوجية بالكائنات الحيوية الشبيهة بالسائل. في دراستنا، وضعنا تعديل رواية من اللزوجة المنخفضة GelMA bioink مع التبريد التحميل الدوري لتأخير ترسب الخلايا عن طريق خلق الاحتفاظ بين الوجهين. ومن المفترض أن يُقابل الاستبقاء البيني المتعدد الطبقات عمل الجاذبية للخلايا المغلفة وبالتالي يمنع ترسب الخلايا المغلفة عبر الطبقات المجاورة في خزان بيوينك. وقد قُدم الاحتفاظ بين الوجهين طولياً في خزان بيوينك بين كل طبقة مجاورة بسبب الفرق بين السلوك الريولوجي لمختلف الكائنات الحيوية المحملة في طبقات مختلفة. وبدأت هذه التوترات بين الواجهة تعمل بمجرد أن تترسب الخلايا المغلفة إلى الواجهة. ونتيجة لذلك، تم تعويض سحب الجاذبية، وتم إيقاف الترسيب. على الرغم من أن هذا البروتوكول هو جديد، وينبغي دراسة المزيد من التطبيقات التي تستخدم هذا البروتوكول في أنظمة بيوينك السائلة الأخرى مثل لتعزيز والتحسين.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

يعترف المؤلفون بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81771971، 81970442، 81703470 و81570422)، برنامج البحث والتطوير الوطني الرئيسي في الصين (2018YFC1005002)، لجنة العلوم والتكنولوجيا لبلدية شنغهاي (17 مشروع JC1400200، مشروع شنغهاي للعلوم والتكنولوجيا (منحة رقم 2017SHZZX01)، ولجنة التعليم البلدي في شنغهاي (برنامج الابتكار 2017-01-07 -00-07-E00027).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-Hydroxy-4′-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (PI2959) TCI M64BK-QD
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES) Gibco 15630080
Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) Gibco 10569044
fetal bovine serum (FBS) Gibco 10091
Gelatin Sigma-Aldrich V900863MSDS
Methacrylic anhydride (MA) Sigma-Aldrich 276685MSDS
Penicillin–streptomycin antibiotics Gibco 15140163
Phosphate-buffered saline (PBS) Gibco 10010049
Silk fibroin Advanced BioMatrix 5154

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Khademhosseini, A., Langer, R. A decade of progress in tissue engineering. Nature Protocol. 11, (10), 1775-1781 (2016).
  2. Heinrich, M. A., et al. 3D bioprinting: from benches to translational applications. Small. 1805510 (2019).
  3. Daniela, L., et al. Functionalization, preparation and use of cell-laden gelatin methacryloyl-based hydrogels as modular tissue culture platforms. Nature Protocols. 11, (4), 727-746 (2016).
  4. Pedde, R. D., et al. Emerging biofabrication strategies for engineering complex tissue constructs. Advanced Materials. 29, (19), (2017).
  5. Holzl, K., Lin, S., Tytgat, L., Van Vlierberghe, S., Gu, L., Ovsianikov, A. Bioink properties before, during and after 3D bioprinting. Biofabrication. 8, (3), 032002 (2016).
  6. Guillotin, B., Guillemot, F. Cell patterning technologies for organotypic tissue fabrication. Trends in Biotechnology. 29, (4), 183-190 (2011).
  7. Murphy, S. V., Atala, A. 3D bioprinting of tissues and organs. Nature Biotechnology. 32, 773-785 (2014).
  8. Dubbin, K., Hori, Y., Lewis, K. K., Heilshorn, S. C. Dual-stage crosslinking of a gel-phase bioink improves cell viability and homogeneity for 3D bioprinting. Advanced Healthcare Materials. 5, (19), 2488-2492 (2016).
  9. Rutz, A. L., Hyland, K. E., Jakus, A. E., Burghardt, W. R., Shah, R. N. A multimaterial bioink method for 3D printing tunable, cell-compatible hydrogels. Advanced Materials. 27, (9), 1607-1614 (2015).
  10. Chahal, D., Ahmadi, A., Cheung, K. C. Improving piezoelectric cell printing accuracy and reliability through neutral buoyancy of suspensions. Biotechnology and Bioengineering. 109, (11), 2932-2940 (2012).
  11. Chen, N., et al. Hydrogel bioink with multilayered interfaces improves dispersibility of encapsulated cells in extrusion bioprinting. ACS Applied Materials & Interfaces. 11, 30585-30595 (2019).
  12. Zhu, K., et al. A general strategy for extrusion bioprinting of bio-macromolecular bioinks through alginate-templated dual-stage crosslinking. Macromolecular Bioscience. 18, (9), 1800127 (2018).
  13. Nauman, J. V., Campbell, P. G., Lanni, F., Anderson, J. L. Diffusion of insulin-like growth factor-I and ribonuclease through fibrin gels. Biophysical Journal. 92, (12), 4444-4450 (2007).
باستخدام متعدد الطبقات Hydrogel Bioink في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لتوزيع الخلايا المتجانسة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chen, N., Zhu, K., Yan, S., Li, J., Pan, T., Abudupataer, M., Alam, F., Sun, X., Wang, L., Wang, C. Using Multilayered Hydrogel Bioink in Three-Dimensional Bioprinting for Homogeneous Cell Distribution. J. Vis. Exp. (159), e60920, doi:10.3791/60920 (2020).More

Chen, N., Zhu, K., Yan, S., Li, J., Pan, T., Abudupataer, M., Alam, F., Sun, X., Wang, L., Wang, C. Using Multilayered Hydrogel Bioink in Three-Dimensional Bioprinting for Homogeneous Cell Distribution. J. Vis. Exp. (159), e60920, doi:10.3791/60920 (2020).

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