$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Doku mühendisliği alanı, eksik veya hasarlı organ ve dokuların yerine mühendislik yapılarının imalatı yolunda hızla ilerlemektadır1. Bununla birlikte, doku beslenmesi için operasyonel vasküler ağlar oluşturmak olağanüstü bir zorluk olmaya devam ettiği için, tamamen işlevsel yapılar henüz elde edilmemiştir. Uygun vaskülarizasyon olmadan, mühendislik dokuları oksijen ve besin maddelerinin pasif difüzyon taşınması ile sınırlıdır ve maksimum uygulanabilir doku kalınlığını difüzyon sınırına, yaklaşık 200 μm2ile sınırlar. Bu kalınlıklar, büyük doku kusurlarını onarmak veya fonksiyonel damar ağının varlığını fonksiyonel ve implante edilebilir dokular için zorunlu bir özellik haline getiren tam organ imalatı için uygun değildir3.
Vasküler sistem, konak doku ile sıkı bir şekilde ilişkili farklı boyutlarda, fenotiplere ve organizasyona sahip çok çeşitli kan damarlarından oluşur. Gelişmekte olan ve filizlenen damarlar tarafından verilen davranış, tepki ve göç kararlarını anlamak, mühendislik dokularına entegrasyonlarını sağlayabilir4. Şu anda, in vitro vasküler ağlar oluşturmak için en yaygın yaklaşım, endotel hücrelerini (VC'ler) üç boyutlu bir mikro ortamda tohumlanmış destek hücreleriyle (SBC'ler, duvar hücrelerine farklılaşma yeteneği ile) birleştirmektir. Bu ortam, hücrelerin damar ağlarına bağlanmasına, çoğalmasına ve kendi kendine bir araya toplanmasına izin vermek için kimyasal ve fiziksel ipuçları sağlar2,5,6,7,8. Birlikte kültürlendiğinde, IC'ler tübüler yapıları oluşturan VC'lere mekanik destek sağlarken hücre dışı matris (ECM) proteinleri salgılarlar. Ayrıca, her iki hücre tipi arasındaki çapraz etkileşim tubulogenez, damar filizlenmesi ve göçü teşvik eder, SCs olgunlaşmasına ve α düz kas aktinin ifade eden (αSMA) duvar hücrelerine farklılaşmasına ek olarak4. Gemi ağı geliştirme en yaygın olarak hidrojeller, gözenekli polimerik iskeleler veya bunların bir kombinasyonu kullanılarak oluşturulan 3D ortamlarda incelenir. İkinci seçenek eşit olarak hücre dostu bir ortam ve hem hücreler hem de ECM9için gerekli mekanik desteği sağlar.
Hidrojeller10,hidrojeller-iskele kombinasyonları 11 , 12,2Dplatformlar ve mikroakışkan cihazlar13üzerindeki hücrelerin birlikte kültleştirilmesi de dahil olmak üzere vasküler gelişimi incelemek için büyük miktarda çalışma yapılmıştır. Bununla birlikte, hidrojeller hücre tarafından uygulanan kuvvetler tarafından kolayca deforme edilebilir14, 2D ve mikroakışkan sistemler daha tahmin edilebilir bir yanıt elde etmek için doğaya daha yakın bir ortamı yenidenoluşturamazken 15,16. Gemilerin çevrelerine nasıl tepki verdiğini anlamak, gemi gelişimini öngörülebilir bir şekilde yönlendirme yeteneğine sahip mühendislik ortamlarının üretilmesine izin verebilecek kritik içgörü sağlayabilir. Vasküler oluşum olgularını anlamak, stereolitografi, dijital projeksiyon litografisi, sürekli sıvı arayüz üretimi, 3D eriyik-elektro jetwriting, çözelti tabanlı 3D elektro jet yazma ve ortaya çıkan biyobaskı teknikleri 17 ,18 , 19,20,21gibi mikronden mikron ölçekli imalat tekniklerinin hızla ortaya çıkmasına ayak uydurmak için özellikle kritik öneme sahiptir. Bu mikro üretim tekniklerinin kontrolünü derinleşmiş bir vasküler biyoloji anlayışıyla hizalamak, hedef doku için uygun bir mühendislik vaskülatının oluşturulmasında anahtardır.
Burada, yeni şekillendirme ve filizlenen gemilerin çevredeki iskele geometrisine tepkisini incelemek, filiz kökenlerini gözlemlemek için bir 3D sistem sunuyoruz ve daha sonra göç22. Mozaik bölme geometrili 3D iskeleler ve iki adımlı bir tohumlama tekniği kullanarak, analiz etmesi kolay ve net bir şekilde son derece organize damar ağları oluşturmayı başardık. Mozaikli geometriler, yerel ortamlarına yanıt veren kaplar içeren tek tek birimlerle yüksek verim sistemi sağlar. Çok renkli EC'leri kullanarak, kompartıman geometrisi ve IC'lerin konumu22ile ilişkili filiz oluşum kökenlerini ve sonraki geçiş modellerini izledik.
Önerilen protokol geometrik ipuçlarının damarlanma davranışı üzerindeki etkilerini analiz etmek için hazırlanmış olsa da, bu yaklaşım genişletilebilir ve çeşitli yeni uygulamalara uygulanabilir. Mozaikli iskele ve kolayca görüntülenebilir ağlar, farklı VC'lerin ve SBC'lerin etkileşiminin basit analizine, belirli organ hücrelerinin eklenmesine ve damar ağlarıyla etkileşimlerine, damar ağları üzerindeki ilaç etkisine ve daha fazlasına izin verir. Önerdiğimiz sistem çok yönlü ve basit imalat ve işleme sonuçları.