Name: Periferik Nöromühendislik için Grafen Bazlı 3D Biyohibrid Hidrojel Biyomürekkebin Hazırlanması ve Karakterizasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-05-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Keşfedin, periferik doku mühendisliği için grafen bazlı 3D biyohibrid hidrojel biyomürekkep hazırlama ve kök hücrelerin nöral farklılaşmasını inceleme yöntemini. Bu yenilikçi biyomalzeme klinik uygulamalar için umut vadeder.

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 çalışmada kullanılan grafen, Kırklareli Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü'nde geliştirilmiştir. Dr. Karabeyoğlu tarafından bağışlanmıştır. Grafen toksisite testi, TÜBİTAK 2209-B-Sanayi Odaklı Lisans Tez Destek Programı kapsamında tamamlanan "Grafen Katkılı Biyomürekkepli 3D Biyoyazıcılarda Mezenkimal Kök Hücrelerin Basımı ve Farklılaştırılması" (Uygulama No: 1139B411802273) başlıklı proje ile finanse edilmiştir. Çalışmanın diğer kısmı ise Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (TSA-2021-4713) tarafından sağlanan araştırma fonu tarafından desteklenmiştir. Hızlandırılmış görüntüleme aşamasında kullanılan GFP'li mezenkimal kök hücreler Virostem Biyoteknoloji tarafından bağışlandı. Yazarlar, verimli tartışmalar için Darıcı LAB ve YTÜ Hücre Kültürü ve Doku Mühendisliği LAB ekibine teşekkür eder.

<ol><li>Kamasak, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+Nerve+Injuries+and+Physiotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Physiotherapy%22%5BJournal%5D)">Peripheral Nerve Injuries and Physiotherapy.</a> Clinical Physiotherapy. 19, Vize Publishing, Istanbul. (2019).</li>
<li>Yegiyants, S., Dayicioglu, D., Kardashian, G., Panthaki, Z. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+peripheral+nerve+injury%3A+A+wartime+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Craniofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Traumatic peripheral nerve injury: A wartime review.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 21 (4), 998-1001 (2010).</li>
<li>Mushtaq, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+of+peripheral+nerve+injury+in+trauma+in+emergency+settings%5BTitle%5D)+AND+%22Cureus%22%5BJournal%5D)">Frequency of peripheral nerve injury in trauma in emergency settings.</a> Cureus. 13 (3), 14195(2021).</li>
<li>Allahverdiyev, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAllahverdiyev%2C+A+%22Basic+Principles+of+Somatic+and+Stem+Cell+Culture+Systems%2C+1st+Edition%22">Basic Principles of Somatic and Stem Cell Culture Systems, 1st Edition</a>. , Nobel Medicine Bookstore. Istanbul. (2018).</li>
<li>Allahverdiyev, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adipose+tissue-derived+mesenchymal+stem+cells+as+a+new+host+cell+in+latent+leishmaniasis%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Tropical+Medicine+and+Hygiene%22%5BJournal%5D)">Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells as a new host cell in latent leishmaniasis.</a> The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 85 (3), 535-539 (2011).</li>
<li>Schofield, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+the+spleen+colony-forming+cell+and+the+hemopoietic+stem+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Blood+Cells%22%5BJournal%5D)">The relationship between the spleen colony-forming cell and the hemopoietic stem cell.</a> Blood Cells. 4 (1-2), 7-25 (1978).</li>
<li>Goodman, S. R. Stem Cells and Regenerative Medicine (Chapter 13). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGoodman%2C+SR+%22Goodman%27s+Medical+Cell+Biology%2C+Fourth+Edition%22">Goodman's Medical Cell Biology, Fourth Edition</a>. , Academic Press. 361-380 (2021).</li>
<li>Kaya, T. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Medical+Sciences%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering.</a> International Journal of Medical Sciences. 1 (48), 165-169 (2018).</li>
<li>Sensharma, P., Madhumathi, R. G., Jayant, R. D., Jaiswal, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomaterials+and+cells+for+neural+tissue+engineering%3A+Current+choices%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering%3A+C%22%5BJournal%5D)">Biomaterials and cells for neural tissue engineering: Current choices.</a> Materials Science and Engineering: C. 7, 1302-1315 (2017).</li>
<li>Hölzl, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioink+properties+before%2C+during%2C+and+after+3D+bioprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Bioink properties before, during, and after 3D bioprinting.</a> Biofabrication. 8 (3), 032002(2016).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2D+nanomaterials+for+tissue+engineering+and+regenerative+nanomedicines%3A+Recent+advances+and+future+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">2D nanomaterials for tissue engineering and regenerative nanomedicines: Recent advances and future challenges.</a> Advanced Healthcare Materials. 10 (7), 2001743(2021).</li>
<li>Shin, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+materials+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Drug+Delivery+Reviews%22%5BJournal%5D)">Graphene-based materials for tissue engineering.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 105, 255-274 (2016).</li>
<li>Chen, M., Qin, X., Zeng, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradation+of+carbon+nanotubes%2C+graphene%2C+and+their+derivatives%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Biodegradation of carbon nanotubes, graphene, and their derivatives.</a> Trends in Biotechnology. 35 (9), 836-846 (2017).</li>
<li>Chen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PAM%2FGO%2FGel%2FSA+composite+hydrogel+conduit+with+bioactivity+for+repairing+peripheral+nerve+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">PAM/GO/Gel/SA composite hydrogel conduit with bioactivity for repairing peripheral nerve injury.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 107, 1273-1283 (2019).</li>
<li>Chiriac, S., Facca, S., Diaconu, M., Gouzou, S., Liverneaux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience+of+using+the+bioresorbable+copolyester+poly%28DL-lactide-%CE%B5-caprolactone%29+nerve+conduit+guide+Neurolac%E2%84%A2+for+nerve+repair+in+peripheral+nerve+defects%3A+Report+on+a+series+of+28+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hand+Surgery+%28European+Volume%29%22%5BJournal%5D)">Experience of using the bioresorbable copolyester poly(DL-lactide-ε-caprolactone) nerve conduit guide Neurolac™ for nerve repair in peripheral nerve defects: Report on a series of 28 lesions.</a> Journal of Hand Surgery (European Volume). 37 (4), 342-349 (2011).</li>
<li>Karaaltin, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+olfactory+stem+cells+for+injured+facial+nerve+reconstruction+in+a+rat+model%29%5BTitle%5D)+AND+%22Head+%26+Neck%22%5BJournal%5D)">Human olfactory stem cells for injured facial nerve reconstruction in a rat model).</a> Head & Neck. 38, 2011-2020 (2016).</li>
<li>Bingham, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stem+cell+therapy+to+promote+limb+function+recovery+in+peripheral+nerve+damage+in+a+rat+model%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Medicine+and+Surgery%22%5BJournal%5D)">Stem cell therapy to promote limb function recovery in peripheral nerve damage in a rat model.</a> Annals of Medicine and Surgery. 41, 20-28 (2019).</li>
<li>Zhuang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gelatin-methacrylamide+gel+loaded+with+microspheres+to+deliver+GDNF+in+bilayer+collagen+conduit+promoting+sciatic+nerve+growth%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Gelatin-methacrylamide gel loaded with microspheres to deliver GDNF in bilayer collagen conduit promoting sciatic nerve growth.</a> International Journal of Nanomedicine. 11, 1383-1394 (2016).</li>
<li>Scheib, J., Hoke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+peripheral+nerve+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews%3A+Neurology%22%5BJournal%5D)">Advances in peripheral nerve regeneration.</a> Nature Reviews: Neurology. 9 (12), 668-676 (2013).</li>
<li>Yurie, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+efficacy+of+a+scaffold-free+bio+3D+conduit+developed+from+human+fibroblasts+on+peripheral+nerve+regeneration+in+a+rat+sciatic+nerve+model%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">The efficacy of a scaffold-free bio 3D conduit developed from human fibroblasts on peripheral nerve regeneration in a rat sciatic nerve model.</a> PLOS ONE. 12 (2), 0171448(2017).</li>
<li>Guo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+the+green+florescence+protein+labeling+method+for+tracking+implanted+mesenchymal+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cytotechnology%22%5BJournal%5D)">Assessment of the green florescence protein labeling method for tracking implanted mesenchymal stem cells.</a> Cytotechnology. 64 (4), 391-401 (2012).</li>
<li>Kose, C., Kacar, R., Zorba, A. P., Bagirova, M., Allahverdiyev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+CO2+laser+beam+welded+AISI+316L+austenitic+stainless+steel+on+the+viability+of+fibroblast+cells%2C+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering%3A+C%22%5BJournal%5D)">The effect of CO2 laser beam welded AISI 316L austenitic stainless steel on the viability of fibroblast cells, in vitro.</a> Materials Science and Engineering: C. 60, 211-218 (2016).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-adenine-bridged+molecular+design+approach+toward+non-covalent+functionalized+graphene+by+liquid-phase+exfoliation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">Bio-adenine-bridged molecular design approach toward non-covalent functionalized graphene by liquid-phase exfoliation.</a> Journal of Materials Science. 55, 140-150 (2020).</li>
<li>Rehman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+graphene+oxide+incorporated+GelMA+hydrogel+promotes+angiogenesis+for+wound+healing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Reduced graphene oxide incorporated GelMA hydrogel promotes angiogenesis for wound healing applications.</a> International Journal of Nanomedicine. 14, 9603-9617 (2019).</li>
<li>Bei, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+nanocomposites+for+neural+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Graphene-based nanocomposites for neural tissue engineering.</a> Molecules. 24 (4), 658(2019).</li>
<li>Othman, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alginate-gelatin+bioink+for+bioprinting+of+HeLa+spheroids+in+alginate-gelatin+hexagon-shaped+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Alginate-gelatin bioink for bioprinting of HeLa spheroids in alginate-gelatin hexagon-shaped scaffolds.</a> Polymer Bulletin. 78, 6115-6135 (2021).</li>
<li>Peng, X. L., Li, Y., Zhang, G., Zhang, F., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionalization+of+graphene+with+nitrile+groups+by+cycloaddition+of+tetracyanoethylene+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Functionalization of graphene with nitrile groups by cycloaddition of tetracyanoethylene oxide.</a> Journal of Nanomaterials. 2013, 841789(2013).</li>
<li>Zorba Yildiz, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+therapeutic+approaches+for+peripheral+nerve+damage%5BTitle%5D)+AND+%229th+International+Molecular+Biology+and+Biotechnology+Congress+Abstract+Book%22%5BJournal%5D)">3D therapeutic approaches for peripheral nerve damage.</a> 9th International Molecular Biology and Biotechnology Congress Abstract Book. , E- ISBN: 978-605-70057-4-8 (2020).</li>
<li>Liau, L. L., Ruszymah, B. H. I., Ng, M. H., Law, J. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+and+clinical+applications+of+Wharton%27s+jelly-derived+mesenchymal+stromal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Research+in+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Characteristics and clinical applications of Wharton's jelly-derived mesenchymal stromal cells.</a> Current Research in Translational Medicine. 68 (1), 5-16 (2020).</li>
<li>Yoo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmented+peripheral+nerve+regeneration+through+elastic+nerve+guidance+conduits+prepared+using+a+porous+PLCL+membrane+with+a+3D+printed+collagen+hydrogel%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials+Science%22%5BJournal%5D)">Augmented peripheral nerve regeneration through elastic nerve guidance conduits prepared using a porous PLCL membrane with a 3D printed collagen hydrogel.</a> Biomaterials Science. 22, 1-12 (2020).</li>
<li>Jansen, K., Meek, M. F., vander Werff, J. F. A., van Wachem, P. B., van Luyn, M. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+regeneration+of+the+rat+sciatic+nerve+through+a+biodegradable+poly+%28DL-lactide-%C6%90-caprolactone%29+nerve+guide%3A+Tissue+reactions+with+a+focus+on+collagen+III%2FIV+reformation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Long-term regeneration of the rat sciatic nerve through a biodegradable poly (DL-lactide-Ɛ-caprolactone) nerve guide: Tissue reactions with a focus on collagen III/IV reformation.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 69 (2), 334-341 (2016).</li>
<li>Pathre, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PTP1B+regulates+neurite+extension+mediated+by+cell-cell+and+cell-matrix+adhesion+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">PTP1B regulates neurite extension mediated by cell-cell and cell-matrix adhesion molecules.</a> Journal of Neuroscience Research. 15, 143-150 (2001).</li>
<li>Qing, L., Chen, H., Tang, J., Jia, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exosomes+and+their+microRNA+cargo%3A+New+players+in+peripheral+nerve+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabilitation+and+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">Exosomes and their microRNA cargo: New players in peripheral nerve regeneration.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 32 (9), 765-776 (2018).</li>
</ol>

Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler. Proje, 3D biyobaskı teknolojisinin geliştiricisi HD Bioink ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.

Mühendislik ürünü 3D iskelelerle uygulanan tedavilerin geleneksel 2D yöntemlere göre avantajları her geçen gün daha belirgin hale gelmektedir. Bu tedavilerde tek başına veya biyouyumluluğu düşük, biyolojik olarak parçalanabilirliği düşük çeşitli biyomalzemelerden üretilen iskelelerle birlikte kullanılan kök hücreler periferik sinir rejenerasyonunda genellikle yetersiz kalmaktadır. Wharton'un jöle mezenkimal kök hücreleri (WJ-MSC'ler), özellikle edinim protokollerinin optimizasyonu, çoğalma yetenekleri ve farklılaşma kapa...

Organizmanın iç yapısını ve çevreyi birbirine bağlayan mekanizma olan sinir sistemi iki kısma ayrılır: merkezi ve periferik sinir sistemleri. Periferik sinir hasarı, acil servise başvuran hastaların %1,5-5'ini oluşturan ve çeşitli travmalara bağlı olarak gelişen, önemli iş kayıplarına yol açan küresel bir sorundur1,2,3.
Günümüzde periferik nöro-mühendisliğe hücresel yaklaşımlar büyük ilgi görmektedir. Bu yaklaşımlarda kullanılan hücreler arasında kök hücreler ilk sırada gelmektedir. Normal şartlar altında, kök hücreler vücudun rejeneratif hücreleridir ve popülasyonlarını korumak için sayıları ve işlevleri zamanla azalmaz; Bu hücreler uzmanlaşmıştır, ancak yaralanmaya yanıt olarak uygun stimülasyon ile farklılaşabilirler 4,5. Kök hücre hipotezine göre, kök hücre sistemi, kök hücre nişi olarak adlandırılan mikro çevresinin etkisi altındadır. Kök hücrelerin korunması ve farklılaşması, hücreler ve iskeleler kullanılarak doku mühendisliği yoluyla yeniden oluşturulabilen mikro çevrelerinin varlığı olmadan imkansızdır6 7. Doku mühendisliği hem mühendislik hem de biyoloji ilkelerini içeren multidisipliner bir alandır. Doku mühendisliği, canlı dokuların yerini alabilecek ve hasarlı dokuların çıkarılması ve fonksiyonel dokuların sağlanması yoluyla bu dokuların yenilenmesinde kullanılabilecek yapay dokuların oluşturulması için araçlar sağlar8. Doku mühendisliğinin üç temel taşından biri olan doku iskeleleri, doğal ve sentetik malzemelerden farklı yöntemler kullanılarak üretilmektedir9. Üç boyutlu (3D) baskı, çeşitli yöntemler kullanarak karmaşık şekillerin basit ama çok yönlü üretimi yoluyla kusurlu dokuları değiştirmek veya restore etmek için yaygın olarak kullanılan, gelişmekte olan bir katmanlı üretim teknolojisidir. Biyobaskı, biyomürekkepler10 olarak adlandırılan hücrelerin ve biyomalzemelerin bir arada bulunmasını sağlayan katkısal bir üretim yöntemidir. Sinir hücrelerinin birbirleriyle etkileşimi göz önüne alındığında, çalışmalar grafen gibi iletken biyomateryal adaylarına kaymıştır. Esnek elektronik, süper kapasitörler, piller, optikler, elektrokimyasal sensörler ve enerji depolama gibi özelliklere sahip olan grafen nanoplakalar, doku mühendisliği alanında tercih edilen bir biyomalzemedir11. Grafen, hasarlı doku ve organların çoğalması ve yenilenmesinin yapıldığı çalışmalarda kullanılmıştır12,13.
Doku mühendisliği üç temel yapı taşından oluşur: iskele, hücreler ve biyosinyal molekülleri. Periferik sinir hasarı ile ilgili çalışmalarda bu üç yapının tam olarak sağlanması açısından eksiklikler bulunmaktadır. Çalışmalarda üretilen ve kullanılan biyomateryallerde sadece kök hücre veya biyosinyal molekülleri içermeleri, kök hücre farklılaşmasını sağlayacak biyoaktif molekülün olmaması, kullanılan biyomateryalin biyouyumluluğunun olmaması, doku nişindeki hücrelerin çoğalması üzerindeki etkisinin düşük olması gibi çeşitli sorunlarla karşılaşıldığı, ve böylece sinir iletiminin tam olarak gerçekleşmemesi 2,13,14,15,16. Bu, sinir rejenerasyonunun optimizasyonunu, kas atrofisinin 17,18'in azaltılmasını ve bu tür sorunlara karşı büyüme faktörleri ile gerekli homing 19'un oluşturulmasını gerektirir. Bu noktada, kliniğe aktarılacak bir cerrahi biyomateryal prototipinin nöroaktivitesinin karakterizasyonu ve analizi çok önemlidir.
Buna göre, bu yöntem çalışması, bir 3D biyoyazıcı tarafından oluşturulan grafen nanoplakaları ile biyomürekkep hidrojel desenlemesini ve içerdiği kök hücrelerin nörojenik farklılaşması üzerindeki etkinliğini araştırmaktadır. Ayrıca, grafenin nörosfer oluşumu ve farklılaşması üzerindeki etkileri araştırılmıştır.

<table><tbody><tr><td> Santrifüj</td><td>Hitachi</td><td></td><td>Hücre kültürü ve biyomateryal aşamasında kullanılır</td></tr><tr><td>0.1N CaCl2</td><td>HD Bioink</td><td></td><td>Çapraz bağlayıcı</td></tr><tr><td>0.22 ve mikro için kullanılır; m membran filtre</td><td>A ve iota; S&IOTA; mo</td><td></td><td>Sterilizasyon için kullanılır</td></tr><tr><td>0.45 ve mikro; m şırınga filtresi</td><td>A ve iota; S&IOTA; mo</td><td></td><td>Sterilizasyon için kullanılan</td></tr><tr><td>1.5 mL konik tüp</td><td>Eppendorfa</td><td></td><td>Bioink damlası için kullanılır</td></tr><tr><td>15 mL Falcon tüp</td><td>Yuvası</td><td></td><td>Hücre kültürü adımında kullanılan</td></tr><tr><td>25 cm2 hücre kültürü şişeleri (Falcon, TPP doku kültürü şişeleri</td><td>Nest</td><td></td><td>Hücre kültürü için kullanılır</td></tr><tr><td>3D Biyobaskı</td><td>Axolotl Biosystems Bio A2 (Türkiye)</td><td></td><td>Biyobaskı Adımı</td></tr><tr><td>50 mL Falcon tüp</td><td>Yuvası</td><td></td><td>Hücre kültürü aşamasında</td></tr><tr><td>kullanılır 6/24/48/96 kuyulu plakalar (Falcon, TPP mikroplakalar)</td><td>Merck Millipore</td><td></td><td>Hücre kültürü adımında kullanılır</td></tr><tr><td>75 cm2 hücre kültürü şişeleri (Falcon, TPP doku kültürü şişeleri</td><td>Yuva</td><td></td><td>Hücre kültürü için kullanılır</td></tr><tr><td>Anti fare IgG-FTIC-tavşan</td><td>Santa Cruz Biyoteknoloji</td><td>J1514</td><td>İkincil antikor, boya</td></tr> <tr><td>için kullanılırAnti fare IgG-SC2781-keçi</td><td>Santa Cruz Biyoteknoloji</td><td>C3109</td><td>İkincil antikor, boya</td></tr><tr><td>Au kaplama cihazı EM ACE600</td><td>Leica</td><td></td><td>SEM görüntüleme öncesi biyomalzeme bölümünün altın kaplaması için</td></tr> kullanılır <tr><td>Otoklav</td><td>NUVE-OT 90L</td><td></td><td>Sterilizasyon işlemi için kullanılır.</td></tr><tr><td>Otoklav</td><td>NUVE-OT 90L</td><td></td><td>Sterilizasyon işlemi için kullanılır.</td></tr><tr>Hücre <td>kültürü işlemi için kullanılan</td> <td>Cell Cultre Cabine</td><td>Hera Safe KS</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco'nun Modifiye Eagle's Medium/Nutrient Mix-F12</td><td>Sigma</td><td>RNBJ7249</td><td>Hücre kültürü ortamı olarak kullanılır</td></tr><tr><td>FEI QUANTA 450 FEG ESEM SEM Quanta</td><td></td><td>FEG 450</td><td>SEM için</td></tr><tr><td>Fetal Sığır Serumu-FBS</td><td>Capricorn</td><td>FBS-16A</td><td>hücre kültürü ortamına eklenerek kullanılmıştır.</td></tr><tr><td>Dondurucu -80 derece; C</td><td>Panasonic</td><td>MDF-U5386S-PE</td><td>Hücreleri ve elde edilen eksozomları depolamak için kullanıldık</td></tr><tr><td>Jelatin-Aljinat biyomürekkep tozu</td><td>HD Bioink</td><td></td><td>Üretilen biyomürekkep adımı için kullanılır</td></tr><tr><td>GFP etiketli-WJ-MSC'ler</td><td>Virostem</td><td></td><td>Hücre-biyomürekkep etkileşimini görüntülemek için kullanılır</td></tr><tr><td>Grafen nanoplateletler (Grafen-IGP2)</td><td>Grafen Chemical Industries Co.</td><td></td><td>Üretim için kullanılan 3D-G biyomürekkep</td></tr><tr><td>İmmünofloresan antikorları (N-CAD; &beta;-III Tubulin)</td> <td>Hücre Sinyalizasyonu ve Santa Cruz</td><td></td><td>Boya için kullanılır</td></tr><tr><td>JASCO 6600</td><td>Tetra</td>, <td>FTIR</td>MTT Testi için Sigma <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>Canlılık testi</td>için <td></td></tr><tr><td>Penisilin / Streptomisin Çözeltisi</td><td>Oğlak</td><td>PB-S</td><td>Kontaminasyonu önlemek için ortama eklendi hücre kültüründe.</td></tr><tr><td>Thoma slide</td><td>Isolab</td><td></td><td>Hücre sayımı için kullanılır</td></tr><tr><td>Hızlandırılmış Görüntüleme Sistemi</td><td>Zeiss Axio.Observer.Z1</td><td></td><td>Görüntüleme</td></tr><tr><td>Tripsin-EDTA</td><td>Multicell</td><td></td><td>Şişe, yüzeyi kaplayan hücreleri çıkarmak için kullanıldı.</td></tr><tr><td>Vorteks</td><td>Biyobaz</td><td></td><td>Üretilen biyomürekkep adımı</td></tr><tr><td>için WJ-MSC'ler</td><td>ATCC</td><td></td><td>Hücre kültürü işlemi için kullanılır</td></tr></tbody></table>

periferik nöromühendislik için grafen bazlı 3d biyohibrid hidrojel biyomürekkebin hazırlanması ve karakterizasyonu

Preparation and Characterization of Graphene-Based 3D Biohybrid Hydrogel Bioink for Peripheral Neuroengineering

Periferik nöropatiler aksonal hasarın bir sonucu olarak ve bazen de demiyelinizan hastalıklara bağlı olarak ortaya çıkabilir. Periferik sinir hasarı acil hastaların %1,5-5'inde görülen ve önemli iş kayıplarına yol açabilen küresel bir sorundur. Günümüzde iskeleler, uygun hücre hatları ve biyosinyallerden oluşan doku mühendisliği temelli yaklaşımlar, üç boyutlu (3D) biyobaskı teknolojilerinin gelişmesiyle daha uygulanabilir hale gelmiştir. Çeşitli hidrojel biyomateryallerinin kök hücreler, eksozomlar veya biyo-sinyal molekülleri ile kombinasyonu, periferik sinir rejenerasyonundaki mevcut sorunların üstesinden gelmek için sıklıkla çalışılmaktadır. Bu doğrultuda periferik nöro-mühendislikte hidrojeller gibi enjekte edilebilir sistemlerin veya çeşitli biyobaskı yöntemleriyle oluşturulan implante edilebilir kanal yapılarının üretimi önem kazanmıştır. Normal şartlar altında, kök hücreler vücudun rejeneratif hücreleridir ve popülasyonlarını korumak için sayıları ve işlevleri zamanla azalmaz; Bunlar uzmanlaşmış hücreler değildir, ancak yaralanmaya yanıt olarak uygun stimülasyon üzerine farklılaşabilirler. Kök hücre sistemi, kök hücre nişi olarak adlandırılan mikro çevresinin etkisi altındadır. Periferik sinir yaralanmalarında, özellikle nevrozezde, bu mikro çevre, kopmuş sinir uçlarını cerrahi olarak birbirine bağladıktan sonra bile tam olarak kurtarılamaz. Kompozit biyomalzemeler ve kombine hücresel tedaviler yaklaşımı, biyobozunurluk, biyouyumluluk ve işlenebilirlik gibi çeşitli özellikler açısından malzemelerin işlevselliğini ve uygulanabilirliğini arttırır. Bu doğrultuda bu çalışma, grafen bazlı biyohibrid hidrojel modellemesinin hazırlanması ve kullanımını göstermeyi ve kök hücrelerin sinir rejenerasyonunda etkili bir çözüm olabilecek sinir hücrelerine farklılaşma etkinliğini incelemeyi amaçlamaktadır.

Grafen toksisitesi ve 2D görüntüleme Elde edilen MTT sonuçlarının istatistiksel analizi, istatistiksel analiz yazılımında Tukey'in testi ile tek yönlü ANOVA ile yapılmış olup, elde edilen grafik Şekil 2'de gösterilmiştir. Kontrole kıyasla grafen yüzdesi sadece% 0.001 grafen konsantrasyonu için anlamlı bir düşüş gösterdi (**p &lt; 0.01).. Diğer gruplar ile kontrol arasında anlamlı fark saptanmadı (p &gt; 0.05). Bu nedenle, MTT test sonuçlarına ve dikiş görüntülerine göre b...

Bu yazıda, periferik doku mühendisliğinde kullanılmak üzere grafen içeren biyohibrid hidrojel biyomürekkebin hazırlanması gösterilmektedir. Bu 3D biyohibrid materyal kullanılarak, kök hücrelerin nöral farklılaşma protokolü gerçekleştirilir. Bu, benzer biyomateryallerin kliniğe getirilmesinde önemli bir adım olabilir.

Periferik Nöromühendislik için Grafen Bazlı 3D Biyohibrid Hidrojel Biyomürekkebin Hazırlanması ve Karakterizasyonu

Peripheral neuropathies can occur as a result of axonal damage, and occasionally due to demyelinating diseases. Peripheral nerve damage is a global ...

Kök hücre sistemi, önemli bileşenlerinin etkisi altındadır. Kök hücrenin korunması ve farklılaşması, mikro çevrelerinin varlığı olmadan düşünülemez. Kök hücre nişi olarak adlandırılan bu mikro çevre, hücre ve iskelelerden oluşur.Periferik nöropati bazen brakii pleksus yaralanması, çeşitli travmalar, tümör, otonomik anomaliler, immün tanım ve metabolik hastalık gibi olabilir. Kök hücreler için daha iyi ve daha doğal bir niş sağlamak için çeşitli 3D kültür yöntemleri geliştirilmiştir. Küresel oluşum ve 3D biyobaskı, 3D kültürler için nispeten yeni ve umut verici yöntemlerdir.3D biyobaskı, nöromühendislik çalışmalarında da kullanılabilir. Sonuç olarak, bu çalışmada, grafen bazlı ve aljinat / jelatin bazlı biyomürekkepler geliştirilmiş ve rejeneratif özellikleri için çalışılmıştır. Başlamak için, kültür Wharton'un jöle mezenkimal kök hücreleri veya DMEM F12 ortamındaki WJMSC'ler,% 10 fetal buzağı serumu veya FBS,% 1 kalem / strep ve% 1 L-glutamin içerir. oda sıcaklığında steril laminer akış altında.Kültürlenmiş hücreler şişede% 80 birleştiğinde, ortamı dökün ve hücreleri beş mililitre PBS ile yıkayın. Daha sonra beş mililitre% 0.25 tripsin ve 2.21 milimolar sodyum EDTA ekleyin ve 37 santigrat derecede inkübe edin. Beş dakika sonra, hücrelere% 10 FBS içeren 10 mililitre DMEM F12 ortamı ekleyin.Hücreleri askıya alın, ortamı toplayın ve bir santrifüj tüpüne aktarın. Daha sonra, hücreleri% 10 FBS içeren taze bir besin maddesi ortamı ile yeni bir şişede yeniden tohumlamadan önce hücreleri santrifüj edin ve süpernatantı atın. Kontrol grubunun biyomürekkebini grafen olmadan hazırlamak için, 4.5 miligram aljinat ve 1.5 miligram jelatin tartın ve bunları bir santrifüj tüpüne aktarın.Daha sonra tüpe% 10 FBS içeren 50 mililitre DMEM F12 ortamı ekleyin. Yine, 4.5 miligram aljinat ve 1.5 miligram jelatin tartın ve bunları bir santrifüj tüpüne aktarın. Daha sonra tüpe 50 mikrolitre% 0.1 grafen ekleyin ve% 10 FBS içeren DMEM F12 ortamı ile hacmi 50 mililitre yapın.1,5 santigrat derecenin altında 121 santigrat derecede otoklavlamadan önce biyomürekkepleri pipetleme ve vorteksleme ile karıştırın. 20 dakika boyunca atmosferik basınç. Otoklavlamadan sonra, oluşan kabarcıkları çıkarmak için çözeltiyi santrifüj edin ve hücreler hazırlanana kadar biyomürekkepleri 37 santigrat dereceye yerleştirin.Hücre biyomürekkep etkileşimi için, biyomürekkep gruplarını oluşturun. Birinci grup, biyobaskı için biyomürekkeple basılmış 3D-B ve 3D-G'yi içerir. İkinci grup, biyobaskıdan sonra sferoidlerin oluştuğu 3D-BS ve 3D-GS biyomürekkeplerini içerir.Birinci grup için, hücreleri 0.5 mililitre ortamdaki yedinci hücrelere 10'a kadar sayın. Sonra 4,5 mililitre biyomürekkep ekleyin. Şırıngaları kullanarak karışımı steril kabindeki kartuşlara aktarın.Kartuşları biyoyazıcının ilgili ekstrüder bölümüne takın. İkinci grup için, biyomürekkep gruplarının her birinden beş mililitre biyomürekkep alın ve bunları bir enjektör yardımıyla steril kartuşlara aktarın. İki koaksiyel yazıcı kafasına ve pnömatik tahrikli ekstrüzyon teknolojisine sahip biyoyazıcıyı kullanın.Mikro adım başına XYZ çözünürlüğünü 1,25 mikrometreye, ekstrüzyon genişliğini 400 mikrometreye ve ekstrüzyon yüksekliğini 200 mikrometreye ayarlayın. 3B modeller oluşturmak için 20x20x5 milimetrelik bir ızgara kullanın. Açık kaynaklı web tabanlı CAD programlarını kullanarak 3B modeller oluşturun.3B biyobaskı işlemi için, yazıcının ortalama basıncını 7,5 psi'ye ayarlayın. Ardından kartuşu ve yatak sıcaklığını 37 santigrat dereceye ve hızı% 60'a ayarlayınYazma aşamasında sistemi ev konumuna getirin. Eksenleri otomatik olarak konumlandırın ve biyobaskı işlemine başlamadan önce ekstrüderi seçin ve ayarlayın.Baskıdan sonra, numuneyi çıkarın ve laminer akış dolabının altına yerleştirin. Daha sonra, biyomürekkepleri 0.1 normal kalsiyum klorür çözeltisi ile püskürtün veya oda sıcaklığında bir pipet ile bir mililitrelik çözelti ekleyin ve 10 ila 20 saniye bekleyin. Daha sonra basılı desenleri kalsiyum ve magnezyum içeren PBS ile iki kez yıkayın.Biyomürekkep grubu içeren her hücrenin üzerine% 10 FBS ile iki mililitre DMEM F12 ortamı ekleyin ve plakaları 30 dakika boyunca% 5 karbondioksit ile 37 santigrat derecede inkübe edin. Daha sonra, her gruba altıncı hücrelere bir ila 10 içeren iki mililitre süspansiyon ortamı ekleyin ve plakaları inkübe edin. 24 saat sonra, WJMSC'lerin kontrol grubu hariç nöron benzeri hücrelere farklılaşması için ters çevrilmiş bir mikroskop altında küresel oluşum için tüm biyomürekkep partilerini gözlemleyin ve fotoğraflayın.Kuyu başına iki mililitre nörojenik farklılaşma ortamı ekleyin ve her iki günde bir yenileyin. Nöral farklılaşmayı gözlemlemek için yedi gün boyunca takip edin. Daha sonra, hızlandırılmış görüntüleme kullanarak, grafenin kök hücreler üzerindeki etkilerini inceleyin ve biyomürekkep içindeki hücre etkileşimlerini izleyin.Grafen konsantrasyonunun hücre proliferasyonu üzerindeki etkisi burada gösterilmiştir. Kontrol ile karşılaştırıldığında,% 0.001 grafen konsantrasyonu için anlamlı azalma gözlendi. Diğer gruplar ile kontrol arasında anlamlı fark yoktu.Hücre grafen etkileşimleri, grafenin 2D sistemde tolere edildiğini ve hücreler tarafından endositoz yoluyla alındığını gösterdi. Timelapse görüntüleme, 3D grafen ortamında hayatta kalan hücrelerin, inkübasyonun sonuna kadar GFP parlaklığı ile canlılıklarını koruduğunu gösterdi. SEM görüntüleri ve 3D-B ve 3D-G biyomürekkep gruplarının FIIR analizi burada gösterilmektedir.Biyomürekkep hücre etkileşimleri hem yüzeyde hem de dahili olarak gösterilmiştir. Hücreler morfolojik olarak yuvarlaktı ve malzemeye bağlıydı. 3D nöronal farklılaşmada, her iki gruptaki sferoid hücrelerin sınırlarının saydam ve canlı olduğu ve grafen grubundaki sferoidlerin nispeten daha büyük olduğu ve grafeni hücre içinde hapsettiği düşünülmüştür.2D ve 3D hücrelerin immün boyama burada gösterilmiştir. Yeşil görüntüler nöron benzeri yapıları temsil eder. 2D pozitif kontrol örneği, 3D örneklerden daha az nöron benzeri yapı belirteci ifade etti.Grafen bazlı biyomürekkeplerin, kök hücrelerin nöron benzeri hücrelere farklılaşması açısından daha başarılı olduğunu keşfettik. Grafen bazlı biyomürekkeplerin daha ileri çalışmalarda periferik sinir bozukluklarının tedavisi için mükemmel araçlar olacağını öneriyoruz. Günümüzde kök hücre sistemi, doğal ve sentetik biyomalzemelerle doku mühendisliği ile oluşturulabilmektedir. Bu dokuların yenilenmesinde, hasarın giderilmesinde ve fonksiyonun sağlanmasında kullanılabilecek canlı dokuların yerini alabilecek yapay dokuların oluşturulması doku mühendisliği ile sağlanmaktadır.

preparation-characterization-graphene-based-3d-biohybrid-hydrogel

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Video, bir biyomürekkep çözeltisinde süspanse edilmiş astrositleri kullanarak 3D biyo-baskılı bir yapı oluşturma sürecini göstermektedir. Biyobaskılı yapı, çapraz bağlandıktan sonra, astrosit yapışmasını ve yayılmasını kolaylaştırarak nöral benzeri doku oluşturur.

Murin Kortikal Astrositlerin 3D Biyobaskısı İçin Bir Yöntem

Birlikte işlevsel ve uygun bir 3-D doku yapıları in vitro tarama uygulamalarında kullanılmak üzere bioprinted edilebildiği bir doku taklit hidrojel bioink sağlayan bir protokol kümesi tarif eder.

Bioprinting cellularized dokuya özel Hidrojel Bioink kullanılarak dahil edilmesi

Burada, biz fare 3D kültür için bir protokol beyin kaynaklı glia hücreleri, astrocytes, microglia ve oligodendrocytes de dahil olmak üzere mevcut. Biz birincil hücre kültürü, methacrylated hyaluronik asit (HAMA) hidrojel sentezi, HAMAphoto polimerizasyon ve hücre saklamasını ve confocal ve tarama elektron mikroskobik görüntüleme için işleme örnek göstermektedir.

Geliştirilmiş 3D hidrojel Neuroinflammation Vitro modelleme için birincil gliyal hücreler kültürleri

Burada sunulan jelatin metakril 3D biyobaskı için bir yöntemdir.

Jelatin Metacryloyl Hidrojel Bazlı Bioinks 3D Biyobaskı Protokolleri

Burada, kapsüllü hücrelerin sedimantasyonunu önlemek için sıvı benzeri biyoinkler (düşük viskoziteli jelatin metakrilopil) için çok katmanlı modifiye edilmiş yeni bir strateji geliştirdik.

Homojen Hücre Dağılımı için Üç Boyutlu Biyobaskıda Çok Katmanlı Hidrojel Bioink'in Kullanılması

Burada, merkezi sinir sistemindeki astrositlerin işlevselliğini ve nörolojik hastalık ve tedavilerde glial hücreleri içeren mekanizmaları incelemek için nöral benzeri dokuların biyofabrik olarak tanımlanması için 3D biyobaskı murine kortikal astrositlerin bir yöntemini rapor ediyoruz.

Mühendislik Nöral Benzeri Dokular için Murine Kortikal Astrositlerin 3D Biyobaskı

Bu makalede, mikroakışkan cihazlar kullanılarak yüksek verimli jelatin metakriloil mikrojel üretimi, mikrojellerin yeniden askıya alınabilir toza (mikro-aerojeller) dönüştürülmesi, granüler hidrojel iskeleleri oluşturmak için mikrojellerin kimyasal montajı ve 3D biyobaskı için korunmuş mikroporoziteye sahip granüler hidrojel biyomürekkeplerinin geliştirilmesi için protokoller açıklanmaktadır.

Jelatin Metakriloil Granül Hidrojel İskeleleri: Yüksek Verimli Mikrojel İmalatı, Liyofilizasyon, Kimyasal Montaj ve 3D Biyobaskı

Bu çalışma, kendi kendini iyileştiren tavlanabilir parçacık-hücre dışı matris kompozitleri içindeki nöral kök hücrelerin serbest biçimli gömülü 3D baskısı için bir protokolü açıklamaktadır. Protokol, birbirine bağlı insan sinir dokusu yapılarının yüksek doğrulukla programlanabilir modellenmesini sağlar.

İnsan Nöral Yapılarının Gömülü 3D Baskısı için Mikrojel-Hücre Dışı Matris Kompozit Desteği

Bu makale, hücre dışı matris sertleşmesini ve fibroblast aktivasyonunu incelemek için fototize edilebilir hidrojellerin 3D biyo-baskısının nasıl yapılacağını açıklamaktadır.

Fibroblast Aktivasyonunu İncelemek için 3D Biyobaskı Fototable Hidrojeller

Burada, iPSC'den türetilen nöronların ve astrositlerin 3D biyobaskılı kokültürlerini üretmek için bir protokol sunuyoruz. 96 veya 384 oyuklu formatlarda bir hidrojel iskele içinde üretilen bu kokültür modeli, 7 gün içinde yüksek baskı sonrası canlılık ve nörit büyümesi gösterir ve her iki hücre tipi için olgunluk belirteçlerinin ekspresyonunu gösterir.

Tarama Uygulamaları için İnsan iPSC'den Elde Edilen Nöron-Astrosit Kokültürlerinin Üç Boyutlu Biyobaskısı

Bu çalışma, dikkate değer geri dönüşümlü sıkışma-sıkışma giderme geçiş özellikleri sergileyen yeni bir κ-İrlanda yosunu alt mikrojel süspansiyon banyosunu tanıtmaktadır. Bu özellikler, gömülü 3D biyobaskıda biyomimetik doku ve organların inşasına katkıda bulunur. Kalp/özofagus benzeri dokuların yüksek çözünürlüklü ve hücre büyümesi ile başarılı bir şekilde basılması, yüksek kaliteli biyobaskı ve doku mühendisliği uygulamalarını göstermektedir.

κ-Carrageenan Sub-Microjel Ortamı Kullanılarak Doku Benzeri Yapıların Gömülü Biyobaskısı

Keşfedin, periferik doku mühendisliği için grafen bazlı 3D biyohibrid hidrojel biyomürekkep hazırlama ve kök hücrelerin nöral farklılaşmasını inceleme yöntemini. Bu yenilikçi biyomalzeme klinik uygulamalar için umut vadeder.

Periferik Nöromühendislik için Grafen Bazlı 3D Biyohibrid Hidrojel Biyomürekkebin Hazırlanması ve Karakterizasyonu

Daha fazla video keşfet