Method Article

Polarize nöral dokunun tasarlanmış ipek kollajen bazlı 3D modelinin geliştirilmesi

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kaynak: Chwalek, K. et al., Polarize Nöral Dokunun Mühendislik 3D İpek-kollajen Tabanlı Modeli.J. Vis. Uzm. (2015).

Bu video, ipek-kollajen iskeleleri kullanılarak 3D polarize bir nöral doku modelinin oluşturulmasını göstermektedir. Nöronal hücrelerin gözenekli ipek iskeleler üzerine ekilmesi, hücre bağlanması için kuluçkaya yatırılması, iskelenin kollajen ile gömülmesi sürecini detaylandırıyor ve 3D polarize nöral doku modeli oluşturmada destekleyici kollajen matrisinin önemini vurguluyor.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Numune toplama ile ilgili tüm prosedürler enstitünün IRB yönergelerine uygun olarak gerçekleştirilmiştir.

1. İpek İskele Hazırlığı

  1. Bombyx mori kozalarından ipek çözeltisinin hazırlanması
    1. Her kozayı makas kullanarak 8 eşit parçaya kesin. 5 g parçalanmış koza için yaklaşık 11 koza kullanın. (15 dk)
    2. 2 L 0.02 M Na2CO3 çözeltisi hazırlayın ve sıcak bir plaka kullanarak kaynatın. (15 dk)
    3. 5 g parçalanmış kozayı tartın veNa2CO3 çözeltisinde 30 dakika kaynatın. Kaynayan ipeği birkaç dakikada bir spatula ile karıştırın. De-gumming adı verilen bu adım, ipek fibroini hidrofilik proteinlerden, serisinlerden arındırır. (30 dk)
    4. Fibroini elinizle sıkın ve kalan serisin ve kimyasalları yıkamak için en az üç kez damıtılmış suda durulayın. (5 dk)
    5. Islak fibroini bir petri kabına yerleştirin ve fibroin ekstraktını akış başlığı O/N'de kurutun.
    6. Ertesi gün, kuru fibroin kütlesini tartın ve fibroini bir cam kabın içine yerleştirin. (15 dk)
    7. Fibroini 9.3 M LiBr çözeltisinde çözmek için, kuru fibroin kütlesini 4 ile çarparak gerekli LiBr hacmini (ml cinsinden) hesaplayın. LiBr solüsyonunu ipek fibroinin üzerine yavaşça dökün ve tüm fibroin liflerini daldırmak için bir spatula kullanın. Buharlaşmayı önlemek için kabı örtün ve liflerin çözünmesini sağlamak için 4 saat boyunca 60 °C'ye koyun. (15 dk)
    8. Şırıngayı kullanarak, fibroin çözeltisini beherden toplayın ve MWCO 3.500 diyaliz kasetlerine yükleyin. 48 saat boyunca damıtılmış suya karşı diyaliz yapın. Suyu birkaç saatte bir değiştirin.
    9. Şırıngayı kullanarak, fibroin çözeltisini kasetlerden 50 ml'lik konik tüplere toplayın ve 20 dakika boyunca 4 ° C'de 9.000 rpm'de (~ 12.700 x g) iki kez santrifüjleyin. Her santrifüjleme adımından sonra, süpernatanı yeni bir tüpe dökün ve peleti atın. (40 dk)
    10. Kuru ağırlığı tahmin ederek fibroin konsantrasyonunu ölçün. Bir tartı teknesine 1 ml ipek çözeltisi dökün. Numuneyi 60 °C'de 2 saat fırında kurutun. Kuru ipek fibroini tartın ve elde edilen ağırlığı 100 ile çarparak ipek fibroin çözeltisinin konsantrasyonunu hesaplayın. Beklenen ipek çözeltisi konsantrasyonu %6-9'dur (a/h).
    11. Damıtılmış suda seyrelterek ipek konsantrasyonunu %6'ya (a/h) ayarlayın.
      Durma noktası: Sıvı ipek fibroin, kapalı bir kapta bir aya kadar 4 °C'de saklanabilir.
  2. İpek çözeltisinden gözenekli iskelelerin hazırlanması.
    1. Daha sonraki adımlarda kullanılacak olan 500-600 μm granülleri ayırmak için granül NaCl'yi eleyin. 500 μm'nin altında ve 600 μm'nin üzerindeki granülleri atın. (15 dk)
    2. Politetrafloroetilen (PTFE) kalıba 30 ml% 6 ipek çözeltisi dökün (Şekil 1). İpeğin üzerine 60 g elenmiş NaCl'yi yavaşça dağıtın. Düzgün bir tuz tabakası elde etmek için kaba dokunun. İpeği polimerize etmek için RT'de 48 saat inkübe edin.
    3. Polimerizasyonu sonlandırmak ve kalan sıvıyı buharlaştırmak için iskele içeren PTFE kalıbını 60 °C'de 1 saat fırına yerleştirin.
    4. PTFE kalıbının içindekileri, tuzu süzmek için 48 saat boyunca 2 L damıtılmış su içeren bir behere yerleştirin. Suyu günde 2-3 kez değiştirin. Tuz tamamen sızdığında sünger iskeleleri kalıplardan çıkarın.
      Durma noktası: Süngerler, iskelelerin susuz kalmasını önlemek için kapalı bir kapta 4 °C'de suya batırılmış olarak saklanabilir.
    5. Hazır olduğunuzda iskeleleri 5 mm çapında bir biyopsi zımbası ile kesin. İskeleleri yaklaşık 2 mm yüksekliğe ulaşacak şekilde önceden kesin. 2 mm çapındaki biyopsi zımbası ile iskelenin merkezini delin (Şekil 2A). (1 saat)
    6. İskeleleri sterilize etmek için suya batırılmış otoklavlayın (ıslak döngü, 121 °C, 20 dakika).
      Durma noktası: Süngerler, iskelelerin susuz kalmasını önlemek için kapalı bir kapta 4 °C'de suya batırılmış olarak saklanabilir.
    7. Planlanan hücre tohumlamasından önce, iskeleleri steril bir 0.1 mg / ml poli-D-lizin (PDL) çözeltisine daldırın. 37 °C'de 1 saat inkübe edin.
    8. Bağlı olmayan PDL'yi çıkarmak için iskeleleri 3x fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) ile yıkayın. (30 dk)

2. Sıçan Kortikal Nöronlarının İzolasyonu

  1. Onaylanmış hayvan protokolü elde edildikten sonra embriyonik gün 18 (E18) Sprague-Dawley sıçanlarından korteksleri inceleyin. (2 saat)
  2. 10 korteksi 5 ml% 0.25 tripsin ve% 0.3 DNaz I (sığır pankreasından) içinde 37 ° C'de 20 dakika inkübe edin.
  3. 1 mg / ml soya fasulyesi proteini ekleyerek tripsini inaktive edin.
  4. Tek hücreli bir süspansiyon oluşana kadar 20 kez yukarı ve aşağı pipetleyerek 10 ml'lik bir Pasteur pipeti kullanarak korteksleri ezin. Nazik olun ve hava kabarcığı oluşumundan kaçının. (10 dk)
  5. Hücre süspansiyonunu 5 dakika boyunca 127 x g'da santrifüjleyin.
  6. Hücre peletini 10 ml kültür ortamında (Nörobazal ortam, 1x B27 takviyesi, 1x Glutamax, %1 penisilin / streptomisin) yeniden süspanse edin. Hücreleri sayın. Beklenen hücre konsantrasyonu yaklaşık 2x107/ml'dir. (20 dk)

3. Derleme ve Kültür Oluşturun

  1. Hücrelerle iskele tohumlama
    1. Steril iskeleleri ve gerekli tüm kapları bir hücre kültürü davlumbazının içine taşıyın. İskeleleri, steril forseps kullanarak 96 oyuklu bir hücre kültürü plakasına yerleştirin ve her kuyu için bir iskele ayırın. (10 dk)
    2. Hücre tohumlamadan önce dengelemek için iskeleleri hücre kültürü ortamına daldırın. 37 °C'de 1 saat inkübe edin. (10 dk)
    3. Ortamın fazlalığını iskelelerden aspire edin.
    4. 100 μl hücre süspansiyonu/iskelesi uygulayın. (10 dk)
    5. Hücrenin iskeleye bağlanmasına izin vermek için hücreleri 37 °C O/N'de inkübe edin.
    6. Ertesi sabah, bağlanmamış hücreleri aspire edin ve 200 μl / kuyu taze kültür ortamı uygulayın. (10 dk)
  2. Kollajen matrisi ile iskele gömme. (2 saat)
    1. Buzun üzerine 10x PBS, su, 1 N NaOH ve sıçan kuyruğu I kollajeni yerleştirin. Üreticinin talimatlarına göre çalışan bir kolajen çözeltisi hazırlayın. Hücre tohumlu yapılar hazır olana kadar (1 saate kadar) buz üzerinde tutun.
    2. Hücre tohumlu ipek yapıları inkübatörden çıkarın ve fazla ortamı aspire edin.
    3. İskeleleri steril forseps kullanarak kuyu plakası üzerindeki boş kuyucuklara aktarın ve her iskeleyi 100 μl 3 mg/ml kollajen solüsyonuna daldırın. Kollajen polimerizasyonuna izin vermek için doku kültürü plakasını 30 dakika boyunca inkübatöre geri yerleştirin.
    4. 100 μl önceden ısıtılmış hücre kültürü ortamı/kuyusu uygulayın. Yapıları bir hafta boyunca kültürleyin, her gün ortamın hacminin sadece yarısını değiştirerek ortamı değiştirin.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Şekil 1. İpek sünger iskele hazırlığı için kullanılan PTFE kalıp. Boyutlar: 10 cm çapında, 2 cm yüksekliğinde.

figure-results-2
Beyin benzeri doku modelini 2. 3D şekilde şekillendirin. (A) Gözenekli ipek sünger iskelesi. (B) Kollajen gömülmeden önce ipe...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmedi.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Santrifüj 5804 REppendorf Belediyesi
poli-D-lizinSigma-AldrichP6407-5MGnihai konsantrasyon 10 μg/ml, suda çözünmüş
Nörobazal ortamGibco (Gibco)21103049önce 37 °C'ye kadar ısıtın
B27 takviyesi 50xGibco (Gibco)17504-044
Glutamax (Glutamaks)Gibco (Gibco)35050-061
Penisilin StreptomisinCorning30-002-CI
Kollajen I, sıçan kuyruğu, 100 mgCorning354236Nihai konsantrasyon 3 mg / ml
NaOH (NanoOHSigma-AldrichS2770 Serisiaşındırıcı
PbsSigma-AldrichD1283-500ML
Na2CO3Sigma-Aldrich223530
LiBrSigma-Aldrich213225
MWCO 3500 diyaliz kasetleriTermo Balıkçı66110
Isıtma plakasıBalıkçı BilimselIsotemp (Isotemp
elekBalıkçı BilimselNo. 270, No. 35, No. 30
Ptfeevde yapılan kalıp (Şekil 1) 10 cm çapında, 2 cm yüksekliğinde
NaCl (Doğal)Sigma-Aldrich71382
Biyopsi Punch 5 mmDünya Hassas Enstrüman501909
Biyopsi Punch 2 mmDünya Hassas Enstrüman501908
TripsinSigma-Aldrich T4049-500ML
DNazRoche10104159001Son konsantrasyon% 0.3
Soya fasulyesi proteiniSigma-AldrichT6522-100MGSon konsantrasyon 1 mg / ml
Gazetesi kullanmadan ) Gazetesi Gazetesi Serisi Gazetesi Gazetesi Haber Bülteni ) Gazetesi Gazetesi Serisi Gazetesi Serisi

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Silk Collagen ScaffoldNeuronal Cell SeedingCollagen Polymerization3D Neural Tissue ModelPolarized Neural TissueCell AttachmentAxonal Network FormationPorous Silk ScaffoldRat Cortical NeuronsNeurobasal Medium

Related Articles