Name: Matrisler roman işlemi 3D baskı için Decellularized (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 14 s
Description: Keşfedin doku mühendisliğinde 3D baskı ile deküllüleştirilmiş matrisleri mikroküreler içinde kapsülleyerek mekanik olarak sağlam iskeleler üretme yöntemini. Bu teknik hücre kültürü için yerel doku ortamını daha doğru şekilde taklit eder.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu projenin kısmen bir hibe den pediatrik ortopedi Derneği, Kuzey Amerika (POSNA) tarafından finanse edildi ve Ulusal Sağlık Enstitüleri NIBIB R21EB025378-01 (keşif Biyomühendislik Araştırma Bursu) verin.

1. almak ve mikroküreler ön işleme
<ol><li>Mikroküreler istenen matris (PLA-DM) kapsüllenmiş2üretmek. Not: Mikroküreler Tekdüzen boyutu vardır zorunludur. Bu nedenle, kullanmadan mikroküreler önce eleme esastır. Matris decellularization ve kapsülleme önceki yayınları2' detaylı rağmen işlemi kısa bir özetini izler.<ol>
<li>İlk olarak, kıkırdak fişler domuz hind uzuvların üzerinden hasat. Kıkırdak yıkar % 0.05 tripsin/0.5 mm tetrasodium ethylenediaminetetraacetic asit (EDTA) ile bir dizi decellularize, Dulbecco'nın değiştirilmiş kartal Orta (DMEM) ve % 1.5 Perasetik asit ve % 2,0 Triton X-100 distile su yıkama ile her 4 h için önce ve sonra her adım2.</li>
		<li>Decellularized matris drenaj, dondur, lyophilize, eziyet ve pepsin çözümde geçiyoruz. Dağılması, pepsin çözüm diklorometan içinde çözünmüş PLA ile karıştırın.</li>
		<li>Karışımı dropwise % 3 Polivinil alkol su çözüm içine ekleyin. Santrifüj kapasitesi elde edilen mikroküreler, durulama, drenaj ve tekrar lyophilize. Not: Daha önce yayımlanmış Protokolü2işlemiyle ilgili tüm bilgiler için bkz:.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Mikroküreler elek.<ol>
<li>Tüm elek plakaları iyice temizlenir ve kullanımdan önce kuru olduğundan emin olun. Eğer gerekli, temiz tüm küreler elek kaldırılır emin olmak için ultrasonik temizleyici kullanarak Sita.</li>
		<li>Elek shaker üst, sonra bu ve elek altındaki pan 53 µm tepsi vasıl 106 µm elek tepsi ile bir araya getirin.</li>
		<li>Kuru mikroküreler en üst elek tepsisine yerleştirin ve kapağı üst tepsiye yerleştirin. 8-10 dakika tekrar ince 8-10 dakika süreyle kaba eleme üzerinde açın. Not: Elek kez artırılması veya toplu iş bağlı olarak azaltılması gerekebilir.</li>
		<li>Dikkatle elek plakaları tek tek kaldırmak ve baş aşağı bir büyük tartmak kağıt üzerine koyun. Yavaşça küreler çoğu elek ve kağıdın üzerine düşmüş emin olmak için iki tarafın dokunun.</li>
		<li>Büyük boyutlu küreler atmak (> 106 µm) ve cılız küreler (< 53 µm). 53-106 µm boyut türü ve toplu iş numarası etiketli santrifüj tüpü için arasındadır sonra -20 ° C dondurucuya kadar daha fazla kullanmak yer küre ekleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Microsphere kalite kontrol değerlendirmeler
Not: Bkz. Şekil 1.
<ol><li>Mikroküreler düzgün ve küresel, hiçbir toplamları mevcut ile kontrol etmek için makroskopik/görsel değerlendirmesi gerçekleştir.</li>
	<li>Bir tarama elektron test (SEM) kullanarak mikroküreler değerlendirmek.<ol>
<li>Bunun için yer mikroküreler bir SEM üzerine chuck ve ceket altın-Paladyum için 4 kalınlığında bir sputter coater kullanarak argon atmosferde şaplatın nm.</li>
		<li>Yüzey özellikleri, Morfoloji ve çapları 10 kullanarak mikroküreler gözlemlemek bu üretim ve mikroküreler eleme emin olmak için kV gerilim ve 10 mm çalışma mesafesi hızlanan başarılı oldu.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. filament oluşturmak için 3D baskı
<ol><li>Ölçü ve kayıt 2 ve 3 numaralı adımları elde edilen mikroküreler kütlesi; en az 25 bin gereklidir.</li>
	<li>Polycaprolactone (PCL) toz mikroküreler mikroküreler PCL için oranı 1:4 ağırlık için ekleyin.</li>
	<li>5 min için bir minyatür haddeleme Mikser-20 devirde toz karışımı karıştırın sonra konteyner flip ve mix bir ek 5 min için 20 rpm (bkz. Şekil 2).</li>
	<li>Çünkü onların hedeflenen çalışma sıcaklıkları geleneksel yuvarlak ifade filamentler için (FDM) modelleme ( Tablo reçetesigörmek) birçok ticari olarak mevcut Ekstruderlerde yalıtım ceketler var. Yalıtım malzemesi kaldırarak (gerekirse) ekstruder değiştirin ve birlikte (hangi ortam havası ekstruder ve haddelenmiş filaman üzerine darbe) Masaüstü hayranları ile daha düşük sıcaklıklarda ekstruder kullanımı için kullanabilirsiniz. Not: blow ekstruder ve filament soğutmak için ortam hava masaüstü hayranları bu yordam için yararlıdır.</li>
	<li>Kur donatım Kur ekstrüzyon için. Şekil 3' e bakın.<ol>
<li>Böylece onun çıkış giriş biriktirici giriş ekstrüzyon prizinden doğrudan bir yol ile ~ 60 cm biriktiricisine ekstruder Kur. Not: filaman benchtop dokunmadan noktasına sarkık bulunursa biriktirici isteğe bağlı olarak 3-4 inç kürsüye gelen yükseltilebilir.</li>
		<li>Masaüstü fan ~ 15 cm Isıtma ceketinden yerleştirin ve filament üretim boyunca ortam havası ile soğutma sunmak için Isıtma ceketi doğru yönlendirin. İkinci bir soğutma fanı yaklaşık yarısına ekstrüder biriktirici arasında yer ve filament ortam havası ile Soğutma tesisatında yardımcı olmak için extrudate doğru yönlendirin.</li>
		<li>Konumlandırma süreci boyunca gerektiği gibi ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>52 ° c Isıtma değiştirilmiş ekstruder ayarla, soğutma fanları masaüstünde açın ve araç denge 20-30 dk. uygun meme ekstruder için bağlı olduğu sağlamak için gelmek izin.</li>
	<li>Başlamadan önce ekstruder hopper adım 3.3 microsphere/PCL karışımı ile doldurun. Biriktirici ve ekstruder burgu filaman ekstrüzyon başlatmak için açın.</li>
	<li>İlk filaman kalıptan çekilmiş, el ile forseps ile extrudate ekstrüzyon prizinden çekin ve filament biriktiriciye besleme.</li>
	<li>İstenen filaman biriktirici dışarı gelmek için biraz zaman alacak. Ayrı biriktiricileri veya teyp kullanarak, açıkça ne zaman filaman kompozisyon görsel olarak Tekdüzen görünür işaretler.</li>
	<li>Süreci yakından izlemek ve parametreleri gerektiği gibi değiştirin. Ekstruder sıcaklık, ekstrüzyon burgu hızı ve biriktirici hız Kumpasları tarafından ölçülen bir 1,75 mm çap filament elde etmek için ayarlayın. Hayranları düzgün dairesel filaman kesit önlemek için filaman soğutmak için gereken şekilde ayarlayın. Mix ve gerekli hazne doldurma. Not: Yakın ilgi sonraki 3D baskı için yeterli filaman elde etmek için bu işlem sırasında gereklidir. Yukarıdaki parametreler ortam koşulları, dolgu düzeyi ve hazne karışımı düzgünlüğü ve PCL ve mikroküreler belirli toplu işlemler termodinamik ve akış dinamikleri bağlı olarak değişir.</li>
	<li>Tüm tozu kullanılmıştır ve hazne neredeyse boş kadar yükseltme devam edin. PCL toz (olmadan mikroküreler) Şu anda ekstruder içinde olduğunu microsphere karışımı dışarı floş hazne ekleyin. Yok daha fazla mikroküreler extrudate içinde görünür hale gelene kadar PCL toz hazne için eklemeye devam edin.</li>
	<li>Etiketlediğinizden emin olun ve ayrı filaman soğutmalı sonra içeren mikroküreler istenen konsantrasyon olarak filaman Tekdüzen filaman üniform olmayan filaman ayırt etmek zordur.</li>
	<li>En az toz hazne içinde yaptı kadar yükseltme devam, o zaman biriktirici, Ekstruder burgu, Ekstruder ısıtma elemanı ve fanlar kapatın.</li>
</ol>4. Filament ile yazdırma
<ol><li>Bir geometriye istenilen şekil ve bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanarak form tasarla. Daha sonra model dilim ve kullanılan 3D baskı makinesi ile uyumlu Dilimleme yazılımı kullanarak takım dikte.</li>
	<li>İstenilen çap (genellikle 0.4 mm) standart püskürtme ile donatılmış filaman kimden adım 3 herhangi bir standart FDM yazıcı üzerine yükleyin. Özel filaman yatırılan katman--katman makine tarafından olduğu gibi Yazdır (genellikle doğrusal hız 65-70 ° C ve 300 mm/dak) başlar.</li>
	<li>İlk katman özel dikkat ve kaliteli baskı almak için gerektiği gibi ayarları değiştirmek emin olun. Not: Yazdırma hızı, yazdırma sıcaklığı, platform sıcaklık, ekstrüzyon çarpanı ve diğer parametreleri için ayarlamalar yapılabilir. Yazıcı ve dilimleme üretici daha fazla yardım için sorun giderme kılavuzu bakın.</li>
</ol>5. kalite kontrol değerlendirme
<ol><li>Yazdırılan yapıları SEM chucks yerleştirin ve ceket altın-Paladyum için 4 kalınlığında bir sputter coater kullanarak argon atmosferde şaplatın nm.</li>
	<li>Bir 10 kullanma mikroskop altında gözlemlemek yüzey özellikleri kontrol etmek için kV gerilim ve 10 mm çalışma mesafesi hızlandırılması ve varlığı ya da yokluğu mikroküreler varsa için.</li>
</ol>6. işlevsel test edilmesini yazdırılan yapıları
Not: Alkalen fosfataz (ALP) decellularized matris için bir vekil olarak kapsüllenmiş proteinler filaman üretim işleminden sonra biyolojik olarak aktif olup olmadığını belirlemek için kullanılabilir. ALP bir substrat, p-nitrophenyl fosfat, renksiz sarı yan, p-nitrophenol ve inorganik fosfat, değiştirmek için bir tepkiden tromboksan çünkü ama ALP işlevsel biçimi ise kullanılır.
<ol><li>Bir geometriye yazdırma (n = 3) en az 400 mg PLA-DM/PCL iskele aynı yazdırma parametrelerini kullanarak ALP microsphere filaman (PLA-ALP/PCL) ile bir son kitle vardır. Ayrıca PCL yazdırma-tek (PCL(-)) iskele, PLA-ALP/PCL iskele olarak aynı geometri. 1 mL Tris-HCl arabellekte daldırın ve enzim difüzyon izin için 37 ° C ve 110 rpm döndürme, 24 h için kuluçkaya.</li>
	<li>1 mL 1 mg/mL p-nitrophenyl fosfat, Tris disodyum hekzahidrat ekleyin-Incubate HCl. 37 ° c, ek 10 h 415 süpernatant absorbans okumak için 110 d/d nm.</li>
</ol>

<ol><li>Hutchmaker, D., Teoh, S., Zein, I., Ng, K. W., Schantz, J. -T., Leahy, J. C. <a target="_blank" href="https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/PAGES/STP15307S.htm">Design and Fabrication of a 3D Scaffold for Tissue Engineering Bone.</a> Synthetic Bioabsorbable Polymers and Implants. 15 (2), 845-847 (1988).</li>
<li>Ghosh, P., Gruber, S. M. S., Lin, C. -Y., Whitlock, P. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29394158">Microspheres containing decellularized cartilage induce chondrogenesis and remain functional after incorporation within a poly(caprolactone) filament useful for fabricating a 3D scaffold.</a> Biofabrication. , (2018).</li>
<li>Partington, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemical+changes+caused+by+decellularization+may+compromise+mechanical+integrity+of+tracheal+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Biochemical changes caused by decellularization may compromise mechanical integrity of tracheal scaffolds.</a> Acta Biomaterialia. 9 (2), 5251-5261 (2013).</li>
<li>Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11071603">Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage.</a> Biomaterials. 21 (24), 2529-2543 (2000).</li>
<li>Kang, H., Hollister, S. J., La Marca, F., Park, P., Lin, C. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+biodegradable+lumbar+interbody+fusion+cage+design+and+fabrication+using+integrated+global-local+topology+optimization+with+laser+sintering%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+biomechanical+engineering%22%5BJournal%5D)">Porous biodegradable lumbar interbody fusion cage design and fabrication using integrated global-local topology optimization with laser sintering.</a> Journal of biomechanical engineering. 135 (10), 101013-101018 (2013).</li>
<li>Kang, H., Lin, C. Y., Hollister, S. J. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00158-010-0508-8">Topology optimization of three dimensional tissue engineering scaffold architectures for prescribed bulk modulus and diffusivity.</a> Structural and Multidisciplinary Optimization. 42 (4), 633-644 (2010).</li>
<li>Lin, C. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+bone+engineering+using+ex+vivo.+gene+therapy+and+topology-optimized%2C+biodegradable+polymer+composite+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering%22%5BJournal%5D)">Functional bone engineering using ex vivo. gene therapy and topology-optimized, biodegradable polymer composite scaffolds.</a> Tissue Engineering. 11 (9-10), 1589-1598 (2005).</li>
<li>Lin, C. -Y., Hsiao, C. -C., Chen, P. -Q., Hollister, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interbody+Fusion+Cage+Design+Using+Integrated+Global+Layout+and+Local+Microstructure+Topology+Optimization%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Interbody Fusion Cage Design Using Integrated Global Layout and Local Microstructure Topology Optimization.</a> Spine. 29 (16), 1747-1754 (2004).</li>
<li>Zopf, D., Hollister, S., Nelson, M., Ohye, R., Green, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioresorbable+Airway+Splint+Created+with+a+Three-Dimensional+Printer%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Bioresorbable Airway Splint Created with a Three-Dimensional Printer.</a> New England Journal of Medicine. 368 (21), 2043-2045 (2013).</li>
<li>Pati, F., Song, T. H., Rijal, G., Jang, J., Kim, S. W., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ornamenting+3D+printed+scaffolds+with+cell-laid+extracellular+matrix+for+bone+tissue+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Ornamenting 3D printed scaffolds with cell-laid extracellular matrix for bone tissue regeneration.</a> Biomaterials. 37, 230-241 (2015).</li>
<li>Zhang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+interface+microstructure+on+interfacial+shear+strength+for+osteochondral+scaffolds+based+on+biomimetic+design+and+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering+C%22%5BJournal%5D)">The effect of interface microstructure on interfacial shear strength for osteochondral scaffolds based on biomimetic design and 3D printing.</a> Materials Science and Engineering C. 46, 10-15 (2015).</li>
<li>Williams, J. M., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15763261">tissue engineering using polycaprolactone scaffolds fabricated via. selective laser sintering.</a> Biomaterials. 26 (23), 4817-4827 (2005).</li>
<li>Monibi, F. A., Cook, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue-Derived+Extracellular+Matrix+Bioscaffolds%3A+Emerging+Applications+in+Cartilage+and+Meniscus+Repair%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+B%3A+Reviews%22%5BJournal%5D)">Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioscaffolds: Emerging Applications in Cartilage and Meniscus Repair.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. , (2017).</li>
<li>Wiles, K., Fishman, J., Coppi, P., Birchall, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Host+Immune+Response+to+Tissue-Engineered+Organs%3A+Current+Problems+and+Future+Directions%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Engineering+Part+B%3A+Reviews%22%5BJournal%5D)">The Host Immune Response to Tissue-Engineered Organs: Current Problems and Future Directions.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. 22 (3), (2016).</li>
<li>Sutherland, A. J., Detamore, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioactive+Microsphere-Based+Scaffolds+Containing+Decellularized+Cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Bioscience%22%5BJournal%5D)">Bioactive Microsphere-Based Scaffolds Containing Decellularized Cartilage.</a> Macromolecular Bioscience. , (2015).</li>
<li>Whitlock, P. W., Smith, T. L., Poehling, G. G., Shilt, J. S., Van Dyke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+naturally+derived%2C+cytocompatible%2C+and+architecturally+optimized+scaffold+for+tendon+and+ligament+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A naturally derived, cytocompatible, and architecturally optimized scaffold for tendon and ligament regeneration.</a> Biomaterials. , (2007).</li>
<li>Whitlock, P. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+cyclic+strain+on+tensile+properties+of+a+naturally+derived%2C+decellularized+tendon+scaffold+seeded+with+allogeneic+tenocytes+and+associated+messenger+RNA+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+surgical+orthopaedic+advances%22%5BJournal%5D)">Effect of cyclic strain on tensile properties of a naturally derived, decellularized tendon scaffold seeded with allogeneic tenocytes and associated messenger RNA expression.</a> Journal of surgical orthopaedic advances. 22 (3), 224-232 (2013).</li>
<li>Whitlock, P. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+process+for+optimizing+musculoskeletal+allograft+tissue+to+improve+safety%2C+ultrastructural+properties%2C+and+cell+infiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Joint+Surgery+-+Series+A%22%5BJournal%5D)">A novel process for optimizing musculoskeletal allograft tissue to improve safety, ultrastructural properties, and cell infiltration.</a> Journal of Bone and Joint Surgery - Series A. 94 (16), 1458-1467 (2012).</li>
<li>Schultz, G. S., Davidson, J. M., Kirsner, R. S., Herman, I. M. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21362080">Dynamic Reciprocity in the Wound Microenvironment.</a> Wound Repair Regeneration. 19 (2), 134-148 (2012).</li>
<li>Benders, K. E. M., van Weeren, P. R., Badylak, S. F., Saris, D. B. F., Dhert, W. J. A., Malda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+matrix+scaffolds+for+cartilage+and+bone+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Extracellular matrix scaffolds for cartilage and bone regeneration.</a> Trends in Biotechnology. 31 (3), 169-176 (2013).</li>
<li>Crapo, P., Gilbert, T., Badylak, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+tissue+and+whole+organ+decellularization+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">An overview of tissue and whole organ decellularization processes.</a> Biomaterials. 32 (12), 3233-3243 (2011).</li>
<li>Guan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porcine+kidneys+as+a+source+of+ECM+scaffold+for+kidney+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering+C%22%5BJournal%5D)">Porcine kidneys as a source of ECM scaffold for kidney regeneration.</a> Materials Science and Engineering C. 56, 451-456 (2015).</li>
<li>Dean, R. L. <a target="_blank" href="https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bmb.2002.494030060138">Kinetic studies with alkaline phosphatase in the presence and absence of inhibitors and divalent cations.</a> Biochemistry and Molecular Biology Education. 30 (6), 401-407 (2002).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Her ikisi de matrisler decellularized ve 3D yazdırılan PCL iskele bağımsız olarak onarım10,11,12yapışma ve kullanımları osteokondral için doğrulama hücrelerin çoğalması izin gösterilmiştir. Decellularized matris doku onarımı Mühendisliği yaklaşımlar kullanımı çok ilgi ve başarı yakın geçmişte2,3,14,15b...

Geçerli doku mühendisliği teknikleri kemik, kıkırdak, tendon ve bağ rekonstrüksiyonu gibi klinik uygulamalar için auto - ve allogrefler hasarlı doku onarmak için kullanın. Bu tekniklerin herbirini rutin ilk hasta veya bir kadavra maç donör doku hasat ve sonra donör doku kusuru sitesinde2yerleştirerek klinik pratikte bir "altın standart" olarak gerçekleştirilir. Ancak, bu stratejileri tarafından donör sitesi morbidite, donör sitesi kıtlığı riski enfeksiyon ve istenen geometri maç Greftler bulmakta zorluk büyük kusurları için sınırlıdır. Ayrıca, çalışmalar allogrefler yeniden yapılanma için kullanılan yerel doku3ile karşılaştırıldığında mekanik ve biyolojik özellikleri azalttı göstermiştir. Bunu göz önünde bulundurarak, doku mühendisleri son zamanlarda biyolojik olarak aktif olan ve kusur boyutu ve şekli yeterli sağlarken karşılamak için tasarlanmış özel, karmaşık geometriler üretmek için üç boyutlu (3D) bioprinting için açık var biyolojik remodeling tamamlanana kadar mekanik özellikleri.
İdeal olarak, bir 3D baskılı iskele dahil destekte hücreler lider onların göç, nükleer silahların yayılmasına karşı çevresindeki biyokimyasal cues sunarken bu yerel doku gerekli mekanik kararlılığını koruyabilirsiniz bir polimer omurga oluşacak, farklılaşma ve doku üretim2,5. Ne yazık ki, biyolojik bileşenleri içeren çoğu yapıları jelleri veya otomatik/homogreft yeniden inşası için hedef dokulara yaşadığı vivo içinde kuvvetleri dayanmak için çok zayıf Polimerler ile yapılır. Diğer polimerler polylactic asit (PLA) gibi bioresorbable, 3D yazdırılabilir ve yapısal olarak ses, ama ya da 210 ° C - destekte imalat sırasında ortak basılı olmak imkansız hale üzerinde sıcaklıklarda yazdırılır. Polycaprolactone (PCL) karmaşık türleri morfoloji5,6 hastaya özgü implantlarda imalatı giderek daha popüler hale geldi bir daha düşük sıcaklık (65 ° C), yazdırılan 3D olabilir başka bir FDA onaylı, bioresorbable polimerdir ,7,8,9. Ancak, çoğu bioprinters Pnömatik teknolojisi kullanılarak daha düşük sıcaklıklarda nerede biyolojik etkinlikler sağ salim kalabileceği PCL yazdırmaya imkansız hale. Bugüne kadar bu polimerler otomatik/allogrefler ile entegrasyon bir roman yazdırılabilir biomaterial başarılı olmak henüz. Böyle bir malzeme yokluğunda, bir mühendislik doğru doku doku imar olası yaklaşımdır. Bu nedenle, biz PLA, PCL, birleştirmek aranan ve homogreft matrisler (DM) uygun bir yapı karmaşık dokuları yeniden inşa yetenekli üretmek için her malzeme avantajları kullanmak için decellularized. Bu işlem ilk mekanik mukavemeti vivo içinde kuvvetler ve istenilen doku oluşumu indükler bir yapı içinde katkı maddesi üretim karşılamak için termal kararlılık karşı gerekli sağlayacaktır.
Bir son girişimi söz konusu Engelli adrese, decellularized kıkırdak hücre dışı matriks içinde PCL filamentler, kalıptan çekilmiş termal olarak koruyucu bir PLA bariyer içinde kapsüllemek için uygulanabilirdir yeteneğini koruyarak gösterdik DM çevresindeki ana makine hücreleri2etkilemek için. Bu bizim doku yeniden inşası için klinik olarak etkili yaklaşımlar aramak için ilham kaynağı olmuştur. Mevcut çalışmada, PLA, DM ve PCL (PLA-DM/PCL) dahil tüm-içinde-bir iskele inşa etmek için platform teknolojisi kullanmaktadır.
Amacımız etkinlik ve sonuçta onları çeşitli uygulamalarda kullanmak için yerel doku, daha doğru bir şekilde özetlemek için önerilen roman biofabrication tekniği kullanarak allogrefler yarar geliştirmektir.

<table><tbody><tr><td>Elek makinesi</td><td>Haver & Boecker Tyler</td><td>Ro-Tap RX 29-E Saf Elek</td><td></td></tr><tr><td>90 um</td><td>Fisherbrand</td><td>170328156</td><td>No. 170</td></tr><tr><td>Elek 53 um</td><td>Fisherbrand</td><td>162513588</td><td>No. 270</td></tr><tr><td>Elek 106 um</td><td>Fisherbrand</td><td>162018121</td><td>No. 140</td></tr><tr><td>Püskürtme kaplayıcı</td><td>Leica</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Taramalı Elektron Mikroskobu</td><td>Hitachi, ABD</td><td>yok</td><td></td></tr><tr><td>Filabot EX2</td><td>Filabot.com</td><td>FB00061</td><td></td></tr><tr><td>Filabot Makara</td><td>Filabot.com</td><td>FB00073</td><td></td></tr><tr><td>CAPA 6506</td><td>Perstorp</td><td>24980-41-4</td><td></td></tr><tr><td>Fosfat tamponlu tuzlu su, PBS</td><td>Gibco</td><td>10010023</td><td></td></tr><tr><td>6" Fan</td><td>Konfor Bölgesi, Amazon</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonik Su Banyosu</td><td>Cole Parmer</td><td>SK-08895-13</td><td></td></tr><tr><td>Dreamer</td><td>FlashForge</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Davul Mikseri</td><td>Özel yapım</td><td>n/a</td><td>Benzer ekipman parçası: https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&persist=true&ip= no& gclid=CjwKCAjw- dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0 dTjsraEsBGfhMEH7ytx LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_ ixoC9GwQAvD_BwE</td></tr><tr><td>Micro Balance</td><td>Mettler Toledo, Fisher Scientific</td><td>01-913-851</td><td></td></tr><tr><td>Simplify3D</td><td>Simplify3D</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td></td><td>SolidWorks SolidWorks</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Microspheres</td><td>Şirket içinde üretilir, bkz. Gönderilen JoVE gönderimi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>p-nitrofenil fosfat, disodyum tuzu, hekzahidrat</td><td>Millipore</td><td>4876-5GM</td><td></td></tr><tr><td>Fosfataz, alkalin</td><td>Roche Diagnostics GmbH</td><td>10 713 023 001</td><td></td></tr><tr><td>Absorbans Okuyucu</td><td>Tecan</td><td>Sunrise</td><td></td></tr><tr><td>Tris-HCl Tampon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T6455-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Isıtmalı çalkalayıcı</td><td>Yeni Brunswick Bilimsel Excella</td><td>E24</td><td></td></tr></tbody></table>

matrisler roman işlemi 3d baskı için decellularized

Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices

3D bioprinting biyolojik olarak aktif olan ve istediğiniz boyuta ve geometri özel iskele yaratmayı amaçlamaktadır. Biyolojik ajanlar progenitör hücre, kompozisyon ipuçları onların geçiş, yayılması ve farklılaşma özgün doku reconstitute için önde gelen sunarken termoplastik bir omurga mekanik istikrar için yerel doku benzer sağlayabilir / organ1,2. Ne yazık ki, birçok 3D yazdırma uyumlu, bioresorbable polimerler (örneğin polylactic asit, PLA) 210 ° C sıcaklıkta yazdırılan veya daha yüksek - sıcaklık destekte için zararlıdır. Öte yandan, polycaprolactone (PCL), polyester, farklı bir türü olan bir bioresorbable, daha nazik vekibar bir yazdırma sıcaklık 65 ° c 3D yazdırılabilir malzeme Bu nedenle, olan termal olarak koruyucu bir PLA bariyer içinde yer alan bu hücre dışı decellularized matriks (DM) PCL filaman içinde basılmış ve onun işlevsel uyum içinde kalır. Bu çalışmada, osteokondral onarım için hipotez test edildi uygulama oldu. Bu nedenle, domuz kıkırdak decellularized ve içinde hangi o zaman polycaprolactone (PCL) ile kalıptan çekilmiş polylactic asit (PLA) mikroküreler filaman 3D yapıları ile erimiş ifade modelleme üretmek için saklanmış. Yapıları ile ya da ezelî mikroküreler (PLA-DM/PCL ve PCL(-), sırasıyla) yüzey şekil farklılıkları için değerlendirildi.

Eleme sonra mikroküreler Tekdüzen görünür ve toplamları ücretsiz. SEM altında süzülen mikroküreler küçük gözenekleri onların yüzey üzerinde olabilir, ama Şekil 1' de gösterildiği gibi küresel ve pürüzsüz, aksi takdirde olacak. Tüm haddelenmiş filamentler Tekdüzen çapı ve dairesel kesit olmalıdır. Mikroküreler (PLA-DM/PCL) içeren bir filament-ecek-si olmak biraz daha fazla bir mat bir PCL-yalnızca bitirmek (PCL(-)) filaman bakmak daha parlak. PLA-DM/PCL filame...

Bu iletişim kuralı ile yapısal doku mühendislik yapıları 3D baskı için decellularized matrisler (DM) içeren katıştırılmış polylactic asit (PLA) mikroküreler polycaprolactone (PCL) filaman imalatı açıklar.

Matrisler roman işlemi 3D baskı için Decellularized

3D bioprinting aims to create custom scaffolds that are biologically active and accommodate the desired size and geometry. A thermoplastic backbone can ...

Bu yöntem, doku mühendisliği yapılmış iskeleler için hem yapısal sentetiklerin hem de biyolojik bileşenlerin birlikte basımını sağlar. Bu iskeleler daha doğru yerel doku ortamı çoğaltmak olabilir, hangi kültürlü hücreler için yararlı olabilir. Bu tekniğin en büyük avantajı, iskelet lerin içinde kapsüllenmiş biyolojik malzemeye zarar vermeden mekanik olarak ses yapılarını doku mühendisliği için hepsi bir etiği yle yazdırabiliyor olmasıdır.İstenilen matris kapsüllü mikroküreler üretin. Bu mikrosferler domuz arka ekstremitelerden hücreleşmiş kıkırdak ile yapıldı. Boyutları değişir.Üniformalı boyutta mikroküreler elde etmek için bir elek makinesi ile çalışın. Üç elek tepsisinin kullanılmadan önce iyice temizlendiğini ve kurutulduğunu sağlayın. Elek çalkalayıcıyı üstte daha büyük örgü tepsisi ve ortada daha küçük örgü tepsisi ile birleştirin.Elek tavasını en alta koy. Kuru mikrosferleri en üst teki tepsiye yerleştirin. Sonra tepsiye kapağı yerleştirin.8-10 dakika kaba elek. Sonra 8-10 dakika ince elek. Beklerken, elek küreler için tartma kağıdı düzenleyin.Eleme tamamlandığında, bir elek tepsisi dikkatlice çıkarın. Tepsiyi tartım kağıdının üzerine ters çevirin. Kürelerin çoğunun düştüğünden emin olmak için yanlara hafifçe dokunun.Tüm elek plakaları kağıt tartmak üzerine boşaltılmış ile, büyük boyutlu ve küçük boyutlu küreler atın. Kalan küreler sonraki adımlarda kullanım için doğru boyuta sahiptir. Bu küreleri etiketli bir santrifüj tüpüne yerleştirin.Tüpü 20 derecelik bir dondurucuda, gerekli olana kadar saklayın. Filament malzeme yapmak için gerekli malzemetartın. Mikrokürelerin bir-dört ağırlık oranı en az 25 mikrosfer ile polikaprolakon tozu olun.Toz karışımını minyatür bir haddeleme mikserine aktarın. Beş dakika boyunca dakikada 20 rotasyonlarda toz karıştırın. Beş dakika sonra, döndürme yi durdurun ve konteynırı çevirin.Sonra ek bir beş dakika için 20 rpm karıştırın. Devam etmek için, bir ekstrüder ve makalist kurulum karışımı götürün. Ekstrüderi, bir makaraya girişine yaklaşık 60 santimetre olacak şekilde kur.Sonra ekstrüder ısıtma elemanı, hiçbir yalıtım ceket olduğundan emin olun. Ekstrüzyonu soğutmak için ekstrüzyon cubuğun ortasına bir masaüstü fan yerleştirin. Ortam havası ile soğutmak için ısıtma ceketyakın başka bir fan koyun.Daha sonra uygun meme ekstrüder bağlı olduğundan emin olun ve ısıtma elemanı sıcaklığıayarlayın. Soğutma fanlarını çalıştırın ve cihazın sabit bir duruma ulaşmasını bekleyin. 20 ila 30 dakika sonra, mikrosfer PCL karışımı almak ve ekstruder hazne doldurun.Filament ekstrüzyonu başlatmak için makaraya ve ekstrüder burgu'yu açın. Forceps kullanın ve el ile ilk ekstrüde filament çekin. Filamenti filament makarasında besle.Ekstrüzyon olduğu için, bileşimini belirlemek için filamenti gözlemleyin. Bir süre sonra, filament kompozisyonu istenilen düzgün görünecektir. Tek tip bölgenin başlangıcını işaretlemek için bantı filamentin etrafına sarın.Makarasilindirlerinin ötesinde, filamanın çapını izleyin. Çapın istenilen 1,75 mm'ye yakın olup olmadığını test etmek için kaliperkullanın. Makina ve ekstrüder hızlarını ve sıcaklıklarını gerektiği gibi ayarlayın.Filament çapını ayarlamak için önce makarada ve ekstrüder hızlarını değiştirin. Bu genellikle gerekli olmasa da ekstrüder sıcaklığını da değiştirebilirsiniz. Tüm toz kullanılana kadar hazneyi yeniden doldurmaya ve ekstrüzyonu yapmaya devam edin.Hazne neredeyse boş olduğunda, mikrosfer karışımı dışarı floş için hazneye PCL tozu ekleyin. PCL tozunu eklerken ekstrüzyonu izleyin. İlk başta, mikroküreler hala ekstrüzyon görünür olacaktır.Sonunda artık mikroküre ler görünür olduğunda, PCL eklemeyi bırakın. Filamenti istenilen konsantrasyonda mikrokürelerle ayırın ve etiketleyin. Haznede minimum toz olduğunda, ekstrüzyonu durdurun ve ekipmanı kapatın.Filament standart bir erimiş biriktirme modelleme yazıcıda kullanılabilir. Filamenti istenilen çaptaki nozullarla donatılmış yazıcıya yükleyin. Model yüklendikten sonra, baskı için sıcaklığı ve doğrusal hızı ayarlayın ve filamenti yatırmaya başlayın.Özel filament katman katman yatırılır. İlk katmana özel dikkat edin ve ayarları gerektiği gibi ayarlayın. Bu iki 3D baskılı iskeleleri bu ölçekte ayırt etmek zordur.Birinde polikapralactone içeren filament, sadece PCL vardır. Diğer polilaktik asit ve decelluarized matris gömülü mikroküreler ile PCL filament vardır. Taramalı elektron mikroskobu kullanılarak görüntülenen PCL'ye özel iskele çoğunlukla düzgün görünür.Buna karşılık, diğer filament için, PCL gömülü mikroküreler örnek boyunca görülebilir. Bu yordamı denerken, aşırı veya az boyutlu mikrokürelerin ekstrüderdeki malzemenin akış dinamiklerini etkileyebildiği unutulmaması önemlidir. Bu nedenle, mikrokürelerinizi kullanmadan önce düzgün bir şekilde hazırladığınızdan emin olun.Atıkları en aza indirmek için, daha sık daha küçük gruplar oluşturmak yerine tüm deneyler için gerekli olan büyük bir filament grubu oluşturmaları tavsiye edilir. Filament üretiminde uzmanlık zamanla gelecektir. Bu prosedürden sonra üretilen iskeleler, diğer biyo-baskılı iskelelere göre gelişmiş indüksiyon ve mekanik mukavemet le ilgili ek soruları yanıtlamak için in vitro ve in vivo olarak değerlendirilebilir.Bu teknik, geliştirilmesinden sonra doku mühendisliği alanında araştırmacıların 3Boyutlu iskelelerde decelluarize domuz matrisinin kontrajenik indüksiyonunu keşfetmelerinin önünü açmıştır. Küçük partiküllerle çalışmanın solunum tehlikesi ne kadar tehlikeli olabileceğini unutmayın. Bu işlem sırasında küçük bir partikül maskesi takmak teşvik edilir.

novel-process-for-3d-printing-decellularized-matrices

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

dokuya özgü, hücre dışı matris (ECM) hücre fonksiyonunun önemli bir düzenleyicidir. Bu makalede, saf ECM türevli köpükler ve in vitro hücre kültürü modelleri ileri 3D uygulamaları için ya da ön-rejeneratif bioscaffolds gibi kimyasal çapraz bağlama yapılmasına gerek olmadan kültürdeki kararlı olan mikro taşıyıcıları sentezlenmesi için yöntemler tarif etmektedir.

Doku spesifik Hücre Kültürü ve Delivery Platform olarak Ekstrasellüler Matriks kaynaklı Köpükler ve mikro Fabrikasyon

Bu iletişim kuralı tam decellularization insan Miyokardiyum, hücre dışı matriks bileşenlerinin koruma sırasında açıklar. Microparticles ve cytoprotective kendi kendine montaj hidrojel üretiminde hücre dışı matriks sonuçlarının daha fazla alay.

İnsan kalp dokusu hücre dışı matriks hidrojel Vitro ve In Vivo uygulamaları için kendi kendine montaj doğru işlenmesi

Decellularized kıkırdak elde edilen iskele osteokondral doku yeniden oluşturmak için kılavuz kıkırdak onarım için bir iskele ve bir araç olarak kullanılabilir. Bu yazıda ayrıntılı decellularization işlemini açıklar ve bu iskele tüp bebek ayarları'nda kullanmak için öneriler sunar.

Decellularized matris kıkırdak elde edilen iskele imalatı

Bu iletişim kuralı bir rejeneratif iskele implant parçası olarak preklinik değerlendirme için uygun olan yara onarım için hedeflenen tüm hücre dışı matriks elyaf üretim hedeftir. Bu iplikler fibroblastlar hollow fiber membranlar üzerinde kültür tarafından üretilen ve membranlar dağılması tarafından ayıklanır.

Hücre dışı matriks liflerinin kurban Hollow Fiber membran hücre kültürü ile üretim

Hücre dışı matriks (dECM) tasarlanmış bir yapıda hedef dokuların doğal işlevlerini yeniden özetlemek için uygun mikroçevresel ipuçları sağlayabilir. Bu makalede pankreas dokusunun desellülsizasyonu için protokoller açıklanmıştır, pankreas dokusu kaynaklı dECM bioink decm dECM değerlendirilmesi, ve 3D pankreas dokusu üretimi bir biyobaskı tekniği kullanılarak inşa eder.

3D Hücre Yüklü Pankreas Dokusu Yapıları Baskı için Pankreas Doku Türetilmiş Ekstrasellüler Matrix Bioink

Bu protokol, hücre yüzeyi reseptörlerinin, Kit'in (CD117) ve yüksek benzeşimli IgE reseptörlerinin (FcφRI) hücre canlılığı ve fenotipik ekspresyumu açısından fare kemiğinden türetilmiş mast hücreleri ile kristal nanoselüloz (CNC)/agarose kompozit hidrojel biyomalzeme mürekkebinin biyouyumluluğunu hızla değerlendirmek için bir yöntemi vurgulamaktadır.

Kemik İliği Türevi Mast Hücre Kültürü için Kristal Nanoselüloz Gömülü Agarose Biyomalzeme Mürekkep İmalatı

Bu çalışmada, fetal fare iskelet kasının desellülarize matrislerini elde etmek için bir desellülarizasyon protokolü optimize edilmiştir. C2C12 miyoblastlar bu matrisleri kolonize edebilir, çoğalabilir ve farklılaşabilir. Bu in vitro model, kas distrofileri gibi iskelet kası hastalıkları bağlamında hücre davranışını incelemek için kullanılabilir.

Hücre Kültürü için Fetal Fare İskelet Kasından 3D Desellülarize Matrislerin Hazırlanması

Protokol, doğal sığır pulmoner dokularına uygulanan iki farklı hücre dışı bırakma metodolojisini açıklığa kavuşturur ve bunların ilgili karakterizasyonlarının kapsamlı bir açıklamasını sağlar.

Dehücreli Akciğer Ekstraselüler Matriks Hidrojellerinin Geliştirilmesi ve Karakterizasyonu

Hücrelerden arındırılmış dalak matrisi (DSM), karaciğer doku mühendisliği alanında umut verici uygulamalara sahiptir. Bu protokol, sıçan dalaklarının hasat edilmesini, perfüzyon yoluyla hücrelerden arındırılmasını ve özelliklerini doğrulamak için elde edilen DSM'nin değerlendirilmesini içeren sıçan DSM'si hazırlama prosedürünü ana hatlarıyla belirtir.

Sıçanlardan Türetilen Decellularized Spleen Matrix'in İmalatı

Bu protokol, metakrilatlenmiş jelatin (GelMA) hidrojellerine gömülü insan osteositleri kullanılarak 3D kemik yapılarının üretilmesini ve decellularize ekstrasellüler matriks ile desteklenmesini açıklar. Yöntem düşük maliyetli, ölçeklenebilir ve temel laboratuvar ekipmanlarıyla uyumludur; bu da kas-iskelet hastalıkları süreçlerini incelemek için translasyonel bir platform sağlar.

Kas-iskelet hastalıklarının modellenmesi için insan osteositleri ve hücresizleştirilmiş ekstrasellüler matriks kullanan 3D kemik kültürü platformu

Keşfedin doku mühendisliğinde 3D baskı ile deküllüleştirilmiş matrisleri mikroküreler içinde kapsülleyerek mekanik olarak sağlam iskeleler üretme yöntemini. Bu teknik hücre kültürü için yerel doku ortamını daha doğru şekilde taklit eder.

Matrisler roman işlemi 3D baskı için Decellularized

Daha fazla video keşfet