Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Bioengineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 
Click here for the English version

הידרוג'ל קולגן

Summary

קולגן הוא עוד ביו-חומרים נפוצים שמצאו פופולריות ביישומים מסחריים, כגון צילום. קולגן שימש לאחרונה ביישומים הנדסת רקמות, על ידי יצירת הידרוג'לים המספקים מבנה לרקמות מהונדסות.

וידאו זה מציג קולגן כביו-חומרים, מדגים כיצד הוא נקטף מעור חזירי, ומראה כיצד החומר משמש ליצירת הידרוג'ל ליישומי הנדסת רקמות. לבסוף, מספר יישומים של החומר וטכניקות אלה מוצגים.

Overview

קולגן הוא עוד ביו-חומרים נפוצים שמצאו פופולריות ביישומים מסחריים, כגון צילום. קולגן שימש לאחרונה ביישומים הנדסת רקמות, על ידי יצירת הידרוג'לים המספקים מבנה לרקמות מהונדסות.

וידאו זה מציג קולגן כביו-חומרים, מדגים כיצד הוא נקטף מעור חזירי, ומראה כיצד החומר משמש ליצירת הידרוג'ל ליישומי הנדסת רקמות. לבסוף, מספר יישומים של החומר וטכניקות אלה מוצגים.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

הידרוג'ל קולגן פועל כמבנה תלת מימדי תואם ביולוגית, בדומה לזה של רקמה מקומית, המאפשרת פיתוח של רקמה מהונדסת. קולגן, המרכיב העיקרי של ג'לים אלה, הוא חלבון מטריצה חוץ תאית המצוי ברקמת החיבור. והוא משמש לייצור הידרוג'לים אשר, הם רשתות פולימר תלת מימד המורכבות בעיקר ממים. וידאו זה יציג את התפקיד הפיזיולוגי של קולגן, הליך לבידוד ועיבוד של קולגן מעור חזירי, ייצור הידרוג'לים מהחלבון המטוהר, ולבסוף כמה יישומים לשימוש בהידרולג'ל קולגן אלה.

בתוך המטריצה החוץ תאית של רקמות חיבור ישנם תאים ספציפיים האחראים על רוב ייצור הקולגן הנקרא פיברובלסטים. תאים אלה לסנתז ארוך, נוקשה, שרשראות פוליפפטיד. אשר, מורכבים לתוך פולימרים סלליים משולשים בודדים הנקראים מולקולות קולגן. מולקולות קולגן ארוזות עוד יותר לתוך סיבים עבים וגדולים יותר, אשר, לאחר מכן אפילו יותר ארוזים לתוך סיבים גדולים יותר כדי לספק שלמות מבנית מטריצה חוץ תאית עבור העומסים המכניים השונים שהוא עלול לחוות. תצורות שונות של קולגן מיוצרות על פי הצרכים המכניים של רקמות ספציפיות. רקמת העצם, למשל, משתמשת ברשת אינטנסיבית קומפקטית מאוד של סיבים כדי לעמוד בעומסים מכניים. עם זאת, רקמות אחרות, כמו דופן המעי, להשתמש במבנה מפוזר יותר. לאחר שחולץ מרקמת חיבור ניתן להשתמש בפולימר הקולגן ליצירת חומרים שונים. מכיוון שקולגן הוא פולימר הידרופילי, הוא סופג מאוד. לכן, הוא יכול ליצור הידרוג'ל, שהיא רשת פולימרים שמחזיקה עד 90% מים. רשתות פולימר אלה נוצרות על ידי הצלבת שרשראות פולימר בודדות בשיטות שונות, כגון, חוצה כימיקלים, חום או אור UV. מידת הקישור הצולב משפיעה על התכונות המכניות של ההידרוג'ל. לכן, מתן אפשרות לשימוש בחומרים אלה במגוון רחב של יישומים. כעת, לאחר שהוסברו עקרונות הידרוג'ל קולגן, בואו נבחן כיצד קולגן מופק מעור חזירי ומשמש ליצירת הידרוג'ל.

כדי להתחיל בעיבוד קולגן מדגם עורי, יש לשטוף אותו תחילה במים מזוקקים קרים כקרח ולאחר מכן להשתמש בקרם דפילטורי להסרת צמר, פרווה או שיער. בעזרת סכין גילוח חד-צדדית, יש לגרד את המדגם נקי מרקמת חיבור ושומן, ולשטוף פעם נוספת במים קרים כקרח. לאחר מכן פורסים את דגימת העור לחתיכות בריבוע סנטימטר. כדי להסיר את החומר solubilized לא קולגן, תחילה לשקול 5 גרם של ריבועים עוריים לכל 50 מיליליטר צינור חרוט, ולאחר מכן להוסיף 30 מיליליטר של קרח קר 0.5 טוחנת נתרן אצטט לכל מדגם. ואז לערבב את הצינורות בהומוגניזר העליון ספסל. לאחר דקה אחת להשליך את supernatant ולערבב את הדגימות שוב אצטט נתרן קר קרח יותר עבור סך של שבעה מחזורי לשטוף. לאחר הכביסה האחרונה, לשטוף את המדגם במים מזוקקים קרים כקרח, ולערבב אותו עוד פעם אחת כדי להסיר את שאריות נתרן אצטט. לאחר מכן לדחוס את המדגם נגד הצינור כדי להסיר נוזל עודף ולהעביר כל מדגם עורי מעובד 5 גרם צינורות חרוט 50 מיליליטר טרי. כדי לחלץ את הקולגן לשטוף את המדגם פעמיים ב 2 מיליליטר של .075 חיץ נתרן טוחנת סיטראט לכל גרם של מדגם. להשליך את supernatants ולדחוס את הדגימות לאחר כל לשטוף הוכיח בעבר. לאחר הכביסה השנייה, מוסיפים עליקוט טרי של חיץ נתרן סיטראט, ולאחר מכן לבצע שישה מחזורי תסיסה רציפים מבלי להסיר את המאגר בין כל מחזור. עכשיו, להעביר את supernatants לצינורות איסוף בודדים ולהוסיף עוד מיליליטר אחד של .075 חיץ נתרן טוחנת ציטוט לכל גרם של מדגם לפני ביצוע מחזור תסיסה סופי. לאחר מכן, צנטריפוגה supernatant שוב במכשיר מסנן צנטריפוגלי כדי לטהר את הקולגן המופק. לבסוף, לאחסן את הקולאז 'המטוהר ב 4 מעלות צלזיוס.

כעת, לאחר שהקולגן טוהר, הידרוג'ל קולגן יכול להיות מפוברק ומאוכלס בתאים כדי ליצור מבנה רקמות מהונדס. כדי להתחיל, מערבבים ביסודיות את הקולגן העורי המטוהר בצינור חרוט. לאחר מכן, מוסיפים את התאים מיד לתמיסת הקולגן ומניחים אותו על קרח. Pipette תערובת קר כקרח לתוך סטרילי, לא רקמה תרבית מטופלת, משטח כדי למזער את הקובץ המצורף והצמיחה של תאים מחוץ לג'ל קולגן. השתמש בקצה פיפטה כדי לפזר באופן שווה את הפתרון. אפשר הג'ל פילמור בטמפרטורת החדר במשך כ 10 עד 15 דקות. לאחר מכן, לכסות את הג'לים ולהעביר אותם לחממה 37 מעלות צלזיוס במשך 60 דקות נוספות כדי לסיים פילמור. עם פילמור, הג'ל יהפוך אטום. לאחר פולימר, להוסיף שניים עד שלושה מיליליטר של מדיה. אז הידרוג'ל מאוכלס מוכן לשימוש במחקרי תרבית רקמות.

עכשיו שלמדתם איך לבנות הידרוג'ל קולגן, בואו נסתכל על כמה יישומים מעשיים של חומרים אלה. הידרוג'ל קולגן משמשים לעתים קרובות כדי לחקות רקמה מקומית, כפי שמוצג כאן. עם זאת, שינויים בארגון סיבי הקולגן יכולים להתרחש ברקמה טבעית. וכתוצאה מכך מבנים מיושרים. כתוצאה מכך, מטריצות קולגן מהונדסות יכולות להיבנות בתצורות אקראיות או מיושרות. הידרוג'ל קולגן משמשים לעתים קרובות כפיגומי רקמות להתפתחות רקמות מלאכותיות. על ידי מתן מבנה תלת מימדי מותאם אישית לתאים לאכלס, מטריצת הקולגן מאורגנת מחדש לאחר מכן כדי לחקות את המבנה והתפקוד של רקמות אמיתיות. לדוגמה, פיגומים יכולים להיות יושבים עם osteoblasts, התאים האחראים על היווצרות העצם, כדי לארגן מחדש את המטריצה כדי דומה יותר למבנה ולתפקוד של רקמת העצם המקומית.

הרגע צפית בהקדמה של יובה להידרולג'ל קולגן. עכשיו אתה צריך להבין את מבנה הקולגן, איך הוא מבודד, ואת הייצור של הידרוג'ל קולגן בנוסף היישומים השונים שלה בתחום הביו-הנדסה. תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

לא הוכרזו ניגודי אינטרסים.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter