Matrisler roman işlemi 3D baskı için Decellularized
January 7th, 2019
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.
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.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu protokol, doku mühendisliği yapılmış iskeleleri oluşturmak için yapısal sentetikler ve biyolojik bileşenlerin ortak olarak basılması için bir yöntem tanımlar. Bu iskeleler, kültürlenmiş hücrelere fayda sağlayarak doğal doku ortamını daha doğru bir şekilde çoğaltabilir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Doku Mühendisliği
- 3D Baskı
- Biyomalzemeler
Arka Plan
- Hücresiz matrisler (HM), iskele işlevselliğini artırmak için kullanılır.
- Polikaprolakton (PKL) ve polilaktik asit (PLA), iskele üretiminde önemli malzemelerdir.
- Mikrosferler, biyolojik malzemeleri zarar vermeden kapsülleyebilir.
- Bu teknik, mekanik ve biyolojik özelliklerin iskelelerde entegrasyonunu sağlar.
Çalışmanın Amacı
- Mekanik olarak sağlam doku mühendisliği yapılmış iskeleler üretmek.
- Gelişmiş hücre kültürü için hücresiz matrisleri mikroküreler içinde kapsüllemek.
- Yapısal ve biyolojik bileşenleri tek bir baskı işleminde birleştiren bir yöntem geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Gömülü PLA mikroküreler içeren PKL filamenti üretimi.
- Domuz arka bacaklarından hücresiz kıkırdak kullanımı.
- İskele üretimi için 3D baskı teknikleri.
- Mikroküre boyutu ve özelliklerinin karakterizasyonu.
Ana Sonuçlar
- Yapısal bütünlüğünü koruyan iskeleler başarıyla oluşturuldu.
- Biyolojik malzemeleri etkili bir şekilde kapsülleme yeteneği gösterildi.
- İskeleler içinde gelişmiş hücre kültürü koşulları gösterildi.
- Kompleks doku mühendisliği yapılmış yapıların üretimi için yöntem doğrulandı.
Sonuçlar
- Bu yöntem, işlevsel doku iskeleleri oluşturma potansiyelini artırır.
- Ortak baskı teknikleri, sentetik ve biyolojik malzemeler arasındaki boşluğu doldurabilir.
- Gelecekteki uygulamalar rejeneratif tıp ve doku onarımını içerebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Integrating decellularized matrices within 3D-printed scaffolds enables the creation of tissue-engineered constructs that combine mechanical integrity with biologic functionality. This approach addresses a critical challenge in early discovery and preclinical research by preserving bioactivity during fabrication, supporting predictive confidence in tissue modeling. The method positions bioprinting as a platform for developing disease-relevant systems and advancing translational biomaterials research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of cell-matrix interactions in a controlled 3D environment.
- Supports functional validation of biomaterial cues for progenitor cell behavior.
- Facilitates mechanistic de-risking by preserving biologic agent activity during scaffold fabrication.
- Improves predictive confidence in tissue engineering hypotheses.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible 3D scaffolds for downstream cell-based assays.
- Enables quantitative comparison of scaffold surface features and cell responses.
- Supports assay scalability and platform reuse for compound or biomaterial screening.
- Prepares validated biological systems for reliable evaluation of regenerative cues.
Translational & Preclinical Research
- Aligns scaffold composition with disease-relevant tissue environments for translational studies.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation of tissue repair strategies.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by maintaining biologic function in constructs.
- Facilitates in vitro and in vivo assessment of scaffold performance.
Pipeline & Workflow Integration
This method bridges early discovery, assay development, and preclinical research by enabling the fabrication of biologically active, mechanically robust 3D scaffolds.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on cell-matrix interactions and biological de-risking.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative scaffold outputs for assay readiness.
- Analytics: Provides measurable surface features and composition for comparative analysis.
- Translational Research: Maintains functional biomaterial cues for preclinical model alignment.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable workflow for diverse tissue engineering applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence and target validation in tissue engineering.
- Operational Value: Standardizes scaffold production with reproducible and scalable outputs.
- Strategic Value: Reduces late-stage biological risk and supports efficient go/no-go decisions.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of regenerative medicine programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomaterials processing and 3D printing instrumentation.
- Demands analytical infrastructure for scaffold characterization and quality control.
- Necessitates cross-team standardization of microsphere preparation and extrusion parameters.
- Adaptation may be needed for different tissue types or biologic agents.
- Proper handling of particulates and batch scaling are essential for reproducibility and safety.
