11 Eylül 2015
Tasarlanmış mikro kanallarla kemik benzeri bir şablon oluşturmak için adım adım genel bir süreç sunulmaktadır. Şablonun yüksek emilim ve tutma yetenekleri, mikro kanallar aracılığıyla kılcal hareket ile gösterilir.
Bu prosedürün genel amacı, eksik veya hasarlı kemiği geri yükleme yeteneğine sahip bir kemik şablonu mikro ortamı oluşturmaktır. Bu, önce bir poliüretan süngerin bir kusur alanına sığacak şekilde şekillendirilmesi ve değiştirilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, poliüretan süngeri viskoz bir hidroksiapatit bulamacında eşit şekilde kaplamak ve kurumaya bırakmaktır.
Son adım, hidroksiapatit kaplamayı yüksek sıcaklıktaki bir kas fırınında merkezlemektir. Sonuç olarak, tasarlanmış mikro kanallara sahip kemik benzeri bir şablon, yüksek hücre emilimi ve tutma yetenekleri ile üretilir. Bu tekniğin, tuza ulaşma veya 3D baskı teknikleri gibi mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, tradaki mikro kanalların mühendisinin kılcal hareketi indüklemesidir.
Bu yöntem, kraniyal maksillofasiyal ve segmental kemik defektlerinin rekonstrüksiyonu gibi rejeneratif tıp alanındaki büyük zorlukların ele alınmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin etkileri konjenital deformitelerin tedavisine kadar uzanır. Şablonlar şekil ve boyut olarak tamamen özelleştirilebilir ve kılcal hareket, uzun mesafeli hücre göçünü teşvik edecektir.
Bu yöntem rejenerasyon kemiği hakkında bilgi sağlasa da, 3D kanser kültürü platformu gibi diğer kültür sistemlerine de uygulanabilir. İnç başına 80 gözenekli poliüretan süngerleri 3,5 santimetre yüksekliğinde, beş santimetre genişliğinde ve 1,5 santimetre derinliğinde köprü şekillerine kırparak başlayın. Daha sonra, 100 mililitre% 4'lük bir sodyum hidroksit çözeltisi yapın.
150 mililitrelik bir beher kullanarak. Süngerleri sodyum hidroksit çözeltisine batırın ve süngerler tamamen ıslanana kadar tuzak havasını sıkın. Doygun hale geldikten sonra, beheri süngerlerle birlikte 42 kilohertz'de 15 ila 20 dakika boyunca ısı olmadan ultrasonik ısıya yerleştirin.
Bittiğinde, durulama sırasında süngerleri beş ila 10 dakika damıtılmış suyla durulayın, süngerleri sıkın ve süngerlerin içindeki kalıntı sodyum hidroksiti çıkarmak için beş ila yedi kez genişlemelerine izin verin. Süngerlerdeki fazla suyu kağıt havluyla alın ve ardından kurumayı bitirmek için 60 ila 80 santigrat derecede bir fırına koyun. Hidroksiapatit bulamacını yapmaya başlamak için önce manyetik karıştırma çubuğu ile 50 mililitrelik bir beher tartın.
Daha sonra, behere 20 mililitre damıtılmış su ekleyin. Suyu 120 ila 140 santigrat dereceye ayarlanmış sıcak bir tabakta yiyin ve manyetik karıştırmayı kullanarak karıştırın. Su kaynamaya başladığında, 300 ila 400 RPM'de karıştırırken 0.3 gram polivinil alkol tozu damıtılmış suya düşer.
Toz tamamen eriyene ve çözelti berraklaşana kadar karıştırın. Ardından ısıyı kapatın ve çözelti berraklaşana kadar 400 ila 500 RPM'de karıştırmaya devam ederken 0.1 gram ultra düşük viskoziteli sodyum karboksi metil selüloz tozu ekleyin. Bir kez daha, çözündükten sonra karışımı oda sıcaklığına kadar soğutun.
Daha sonra, 300 ila 400 RPM'de karıştırırken 0.3 gram amonyum poliakrilik dağıtıcı ekleyin. Tamamen eriyene kadar karıştırın ve ardından 300 ila 400 RPM'de karıştırırken 0.2 gram gliserin ekleyin. Karışımı tamamen eriyene kadar karıştırın.
Daha sonra 10 gram nano boyutlu hidroksiapatit tozunu tartın ve 600 ila 900 RPM'de karıştırırken yavaşça behere ekleyin. Beş dakika karıştırmaya devam edin. Daha sonra, karışımı bir ultrasonik içine yerleştirin ve beş dakika boyunca sonikat Hidroksi iştah tozunun herhangi bir aglomerasyonunun dağılmasını sağlamak için, daha sonra 600 ila 900 RPM'de karıştırırken karışıma fazladan beş mililitre damıtılmış su ekleyin ve 90 ila 100 santigrat derecede ısıtın, 90 ila 100 santigrat derecede 600 ila 800 RPM'de manyetik bir karıştırma kullanarak karışımı karıştırmaya devam edin.
Su içeriğini buharlaştırmak için, 1.75 ila 1.80 arasında bir toz-sıvı oranı elde edilene kadar zaman zaman beher ve karışım dahil olmak üzere tüm ağırlığı ölçün. Ekteki metin protokolünde açıklandığı gibi, kaplama tabakası için kullanmadan önce bulamacın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin, hazırlanan poliüretan süngerler, bulamaç poliüretan sünger boyunca homojen bir şekilde dağılana kadar paslanmaz bir spatula kullanarak hidroksi iştah bulamacı ile bir cam plaka üzerine yerleştirilir. Ardından, ara bağlantı, homojenlik ve açık gözenekler sağlamak için bir hava kompresörü kullanarak süngerlerin üzerine hafifçe üfleyin.
Homojen bir verim elde edilmezse, hidrojel kaplı kaplamalı şablonlar ING işlemi sırasında çöker ve düşük yapma kısıtlamaları nedeniyle işlenirken de çatlayabilir. Ek olarak, homojen bir kaplama, tally içinde mikro kanallar oluşturmak için kritik öneme sahiptir. HA kaplı şablonları hafif hava sirkülasyonu ile 20 ila 25 santigrat derecede en az beş saat kurutun.
Daha büyük şablonlar için bu süreyi artırın. Kurutma işleminden sonra, HA kaplı şablonları bir Illumina pota üzerine yerleştirin. Daha sonra bunları yüksek sıcaklıktaki bir fırına yerleştirin ve beraberindeki metin protokolünde açıklanan sekiz adımlı merkezleme profilini izleyin.
Altı oyuklu bir plaka içinde tek bir oyuğa 1 milyon hücrede 10 mililitre pres osteoblastik mc üç T üç hücre ekleyin. Ardından, üç santimetreye dört santimetreye bir santimetre köprü şeklindeki şablonu dikey olarak altı kuyulu plakaya yerleştirin. Şablonun bir bacağını hücre süspansiyonunu içeren bir kuyucuğa, diğer bacağını da bitişik bir boşluğa yerleştirin.
Şablonun bir biyogüvenlik kabininde 10 dakika boyunca hücre süspansiyonunu emmesine izin verin. Ardından, başlangıçta hücre süspansiyonu ile doldurulmuş olan kuyuya beş mililitre ek ortam ekleyin. Beş dakika daha sonra, başlangıçta hücre süspansiyonu ile doldurulmamış olan diğer kuyucuğa beş mililitre ortam ekleyin.
Ardından kurulumu bir inkübatöre yerleştirin. Medyayı yedi gün boyunca iki günde bir değiştirin. Deneyin sonunda, hücreleri ve iskeleyi% 100 etanol ile doldurulmuş bir behere daldırarak 20 ila 30 dakika sabitleyin.
Durulanan iskeleyi bir ila iki dakika boyunca hemat toin boyası ile boyayın. Daha sonra, durulamayı takiben iskeleyi iki kez damıtılmış su ile bir behere tekrar daldırarak bir ila iki dakika durulayın, iskeleyi bir ila iki dakika boyunca %70 etanole batırarak iskeleyi hücrelerde kurutun. Daha sonra iskeleyi bir ila iki dakika daha %95 etanole aktarın.
Son olarak, iskeleyi iki dakika boyunca %100 etanol içine yerleştirin. Ardından, yapıyı bir ila iki dakika boyunca e, s ve Y ile boyayın. Ardından, iskeleyi iki kez damıtılmış su ile bir behere tekrar daldırarak bir ila iki dakika durulayın.
Durulamayı takiben, reçine gömülmeden önce iskeleyi bir dizi dereceli etanole batırarak kurutun. Son olarak, kesit alma ve görüntüleme için iskeleyi akrilik bir reçineye gömün. Burada çeşitli üretim aşamalarında gösterilen biyojenik mikroçevre şablonu, trabeküler kemiğinkine benzer tamamen birbirine bağlı, gözenekli bir trabeküler ağdan oluşur.
Bu şablon, 300 ila 400 mikron çapında birbirine bağlı birincil gözenekler, 25 ila 70 mikron çapında mikro kanallar ve yüzeyde 100 ila 400 nanometre çapında nano gözenekler dahil olmak üzere çeşitli yapısal bileşenlere sahiptir. Biyojenik mikro çevre şablonu, iskelenin tüm bölgelerine kılcal hareket yoluyla hücre tohumlamasını destekler. Tam doygunluğun hemen ardından, hematik, toin ve eoin boyaması ve iskelenin kesit alınmasını takiben hücre dağılımı açıkça görülebilir.
Şablonun her bölgesindeki hücre sayısı, üç günlük kültürden sonra ölçüldü ve izlendi. Şablon hızla çoğalan hücrelerle meşgul oldu Yedi günlük kültürden sonra, her trabekül hücre dışı matrislerle sarıldı ve hücrelerle gömüldü. Bir kez ölçüldükten sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa üç gün içinde yapılabilir.
Bu prosedürü elde ederken, doğru toz-su oranını korumayı ve bu prosedürü takiben homojen bir kaplama sağlamayı unutmamak önemlidir. Hücresel yanıtları içeren ek soruları yanıtlamak için dinamik sallanma sistemi veya eğirme kültürü sistemi gibi diğer yöntemler de gerçekleştirilebilir.
Bu çalışma, hücre absorbsiyonunu ve tutulumunu artıran mühendislik ürünü mikro kanallara sahip kemik benzeri bir şablon oluşturma yöntemini sunmaktadır. Teknik, rejeneratif tıptaki, özellikle kemik rekonstrüksiyonundaki zorlukların giderilmesini amaçlamaktadır.
Biyomalzeme şablonlarındaki mühendislik ürünü mikro kanallar, kemik doku mühendisliğindeki temel bir darboğaz olan büyük hacimli iskelelerde homojen hücre dağılımı sağlama sorununu çözen, kılcal hareket odaklı hücre göçünü mümkün kılar. Bu yaklaşım, dış kuvvetlere ihtiyaç duymadan hızlı ve homojen hücre infiltrasyonunu destekleyerek preklinik modellerdeki öngörülebilir güvenilirliği artırır; böylece segmental kemik defektleri için rejeneratif tedavilerin translasyonel uygunluğunu iyileştirir. Yöntem, trabeküler kemik mimarisini ve fonksiyonunu taklit eden, ayarlanabilir ve biyomimetik bir mikro çevre sağlayarak erken evre hedef doğrulamasını destekler.
Bu yöntem; özellikle iskele aracılı hücre iletiminin hız sınırlayıcı bir adım olduğu kemik rejenerasyonu iş akışlarında, biyomalzeme taraması, fonksiyonel doğrulama ve mekanistik içgörü sağlayarak keşiften preklinik aşamaya kadar olan sürece entegre olmaktadır.