JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يظهر هنا تقنية طباعة 3D خفيفة مدفوعة بقوى لزجة بالقصور الذاتي بالتناوب لتمكين بناء ناقلات هيدروجيل دقيقة. توفر الفوهات محلية الصنع المرونة ، مما يسمح بسهولة الاستبدال للمواد والأقطار المختلفة. يمكن الحصول على الناقلات الدقيقة المرتبطة بالخلايا التي يبلغ قطرها 50-500 ميكرومتر وجمعها لمزيد من الثقافة.

Abstract

الناقلات الدقيقة هي حبات يبلغ قطرها 60-250 ميكرومتر ومساحة سطح محددة كبيرة ، والتي تستخدم عادة كحاملات لمزارع الخلايا واسعة النطاق. أصبحت تكنولوجيا زراعة الناقلات الدقيقة واحدة من التقنيات الرئيسية في البحوث الخلوية وتستخدم عادة في مجال توسيع الخلايا على نطاق واسع. كما ثبت أن الناقلات الدقيقة تلعب دورا متزايد الأهمية في بناء هندسة الأنسجة في المختبر وفحص الأدوية السريرية. تشمل الطرق الحالية لإعداد الناقلات الدقيقة رقائق الموائع الدقيقة والطباعة النافثة للحبر ، والتي غالبا ما تعتمد على تصميم قناة تدفق معقدة ، وواجهة غير متوافقة من مرحلتين ، وشكل فوهة ثابتة. تواجه هذه الطرق تحديات معالجة الفوهة المعقدة ، وتغييرات الفوهة غير المريحة ، وقوى البثق المفرطة عند تطبيقها على حبر حيوي متعدد. في هذه الدراسة ، تم تطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي تسمى نفث القوة اللزجة بالقصور الذاتي بالتناوب ، لتمكين بناء ناقلات هيدروجيل صغيرة يبلغ قطرها 100-300 ميكرومتر. تم زرع الخلايا في وقت لاحق على الناقلات الدقيقة لتشكيل وحدات هندسة الأنسجة. بالمقارنة مع الطرق الحالية ، توفر هذه الطريقة قطر طرف فوهة مجاني ، وتبديل فوهة مرن ، وتحكم مجاني في معلمات الطباعة ، وظروف طباعة معتدلة لمجموعة واسعة من المواد النشطة بيولوجيا.

Introduction

الناقلات الدقيقة هي خرز يبلغ قطره 60-250 ميكرومتر ومساحة سطح محددة كبيرة وتستخدم عادة لزراعة الخلايا على نطاق واسع1,2. يوفر سطحها الخارجي مواقع نمو وفيرة للخلايا ، ويوفر الجزء الداخلي بنية دعم للانتشار المكاني. يوفر الهيكل الكروي أيضا الراحة في مراقبة المعلمات والتحكم فيها ، بما في ذلك الرقم الهيدروجيني و O2 وتركيز العناصر الغذائية والأيضات. وعند استخدامها مع المفاعلات الحيوية للخزانات المقلوبة، يمكن للناقلات الدقيقة أن تحقق كثافات خلوية أعلى في حجم صغير نسبيا مقارنة بالثقافات التقليدية، مما يوفر طريقة فعالة من حيث التكلفة لتحقيق ثقافات واسعة النطاق3. أصبحت تكنولوجيا زراعة الناقلات الدقيقة واحدة من التقنيات الرئيسية في البحوث الخلوية، وتم إحراز تقدم كبير في مجال التوسع على نطاق واسع في الخلايا الجذعية، وخلايا الكبد، والخلايا الغضروفية والخلايا الليفية وغيرها من الهياكل4. كما وجد أنها مركبات مثالية لتوصيل الأدوية ووحدات من أسفل إلى أعلى، وبالتالي تلعب دورا متزايد الأهمية في فحص الأدوية السريرية وإصلاح هندسة الأنسجة في المختبر5.

لتلبية متطلبات الملكية الميكانيكية في سيناريوهات مختلفة ، تم تطوير أنواع متعددة من مواد الهيدروجيل لاستخدامها في بناء الناقلات الصغيرة6،7،8،9،10،11. تعد المواد الهلامية المائية للجينات وحمض الهيالورونيك (HA) من أكثر المواد الحاملة للميكرو استخداما بسبب توافقها الحيوي الجيد وقابليتها للربط المتبادل 12,13. يمكن ربط الجينات بسهولة بواسطة كلوريد الكالسيوم ، ويمكن تعديل خصائصه الميكانيكية عن طريق تغيير وقت الربط المتبادل. يرتبط HA المترافق مع التيرامين عن طريق الاقتران التأكسدي لموييتات التيرامين التي يحفزها بيروكسيد الهيدروجين وبيروكسيديز الفجل14. غالبا ما يستخدم الكولاجين ، بسبب هيكله الحلزوني الفريد وشبكة الألياف المتقاطعة ، كمادة مساعدة للخلط مع الناقلات الدقيقة لزيادة تعزيز ارتباط الخلايا15,16.

تشمل الطرق الحالية لإعداد الناقلات الدقيقة رقائق الموائع الدقيقة ، والطباعة النافثة للحبر ، والرش الكهربائي 17،18،19،20،21،22،23. وقد ثبت أن رقائق الموائع الدقيقة سريعة وفعالة في إنتاج ناقلات دقيقة موحدة الحجم24. ومع ذلك، تعتمد هذه التقنية على تصميم قناة تدفق معقدة وعملية تصنيع25. قد تؤثر درجات الحرارة العالية أو قوى البثق المفرطة أثناء الطباعة النافثة للحبر، فضلا عن المجالات الكهربائية الشديدة في نهج الرش الكهربائي، سلبا على خصائص المادة، وخاصة نشاطها البيولوجي19. إلى جانب ذلك ، عند تطبيقها على مختلف المواد الحيوية والأقطار ، فإن الفوهات المخصصة المستخدمة في هذه الطرق تؤدي إلى تعقيد معالجة محدود وتكلفة عالية ومرونة منخفضة.

لتوفير طريقة مريحة لإعداد microcarrier ، تم تطبيق تقنية طباعة 3D تسمى نفث القوى اللزجة بالقصور الذاتي بالتناوب (AVIFJ) لبناء ناقلات هيدروجيل دقيقة. تستخدم هذه التقنية قوى دافعة لأسفل وضغطا ثابتا يتم توليده أثناء الاهتزاز الرأسي للتغلب على التوتر السطحي لطرف الفوهة وبالتالي تشكيل قطرات. بدلا من القوى الشديدة والظروف الحرارية ، تعمل الإزاحات السريعة الصغيرة مباشرة على الفوهة أثناء الطباعة ، مما يسبب تأثيرا طفيفا على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للحبر الحيوي ويوفر جاذبية كبيرة للمواد النشطة بيولوجيا. باستخدام طريقة AVIFJ ، تم تشكيل ناقلات دقيقة من مواد حيوية متعددة بأقطار تتراوح بين 100 و 300 ميكرومتر بنجاح. إلى جانب ذلك ، ثبت أن الناقلات الدقيقة تربط الخلايا جيدا وتوفر بيئة نمو مناسبة للخلايا الملتصقة.

Protocol

1. زراعة الخلايا

  1. تكملة الحد الأدنى من الوسط الأساسي المعدل من Dulbecco عالي الجلوكوز (H-DMEM) مع 10٪ مصل بقري جنيني (FBS) ، و 1٪ محلول حمض أميني غير أساسي (NEAA) ، و 1٪ بنسلين G و streptomycin، و 1٪ ملحق الجلوتامين كوسائط ثقافة لخلايا A549.
  2. زراعة خلايا A549 في حاضنة CO2 عند 37 درجة مئوية ومع 5٪ CO2
  3. فصل الخلايا للزراعة الفرعية باستخدام التربسين عند التقاء 80٪ تقريبا.
    1. استخدم 3 مل من التربسين لعلاج الخلايا الموجودة في قارورة ثقافة T75 عند 37 درجة مئوية لمدة 3 دقائق ، ثم أضف 6 مل من وسط المزرعة لوقف التربسين.
    2. ماصة وسط الثقافة لحصاد الخلايا الملتصقة بشكل فضفاض.
    3. جهاز طرد مركزي عند 72.5 × جم لمدة 3 دقائق. قم بإزالة السوبرناتانت وأعد تعليقه باستخدام 3 مل من الوسط الطازج.
    4. انقل 1 مل من تعليق الخلايا إلى قارورة ثقافة T75 جديدة تحتوي على 10 مل من الوسط الطازج. تغيير وسط الثقافة كل 2 أيام.

2. إعداد الفوهات

  1. قم بتحميل الماصات الزجاجية الدقيقة على المجتذب باتباع تعليمات الشركة المصنعة. القطر الخارجي والقطر الداخلي وطول الأنبوب النفاث الصغير هو 1.5 مم و 1.1 مم و 100 مم على التوالي.
  2. اضبط معلمات السحب للمسحوب. على وجه التحديد ، يتم تعيين قيم الحرارة والسحب والسرعة والوقت والضغط إلى 560 و 255 و 255 و 150 و 500 بشكل افتراضي ، على التوالي. اسحب الفوهة تحت هذه المعلمات.
    تنبيه: الفوهة التي تم الحصول عليها بعد السحب حادة للغاية ، وقد تسبب العملية المهملة إصابات.
  3. اقطع الفوهة الناتجة (الخطوة 2.2) عند القطر المحدد بواسطة جهاز صغير التشكيل باتباع تعليمات الشركة المصنعة للحصول على قطر طرف محدد. على وجه التحديد ، حدد موقع القطر المحدد للفوهة على سلك البلاتين الساخن. قم بتسخين السلك حتى 60 درجة مئوية لمدة 5 ثوان تقريبا واسحب الفوهة بعيدا.
  4. اغمر رأس طباعة الفوهة في عامل مسعور لمدة 30 دقيقة ، تليها ثلاث دورات من الشطف بالماء المعقم.
  5. قبل الطباعة ، قم بتعقيم الفوهة في الكحول لمدة 5 دقائق وشطفها بالماء المعقم ثلاث مرات لإزالة الكحول المتبقي.

3. إعداد الحبر الحيوي هيدروجيل

  1. قم بإذابة كلوريد الصوديوم (0.45 جم) في 50 مل من الماء المعقم للحصول على محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ (ث / v). يهتز الحل لتعزيز الانحلال. بعد إذابته بالكامل ، قم بتصفية المحلول من خلال غشاء مرشح البولي إيثيلين تيريفثاليت 0.45 ميكرومتر.
  2. وزن مسحوق ألجينات الصوديوم منخفض اللزوجة (1 جم) وإذابته في 25 مل من محلول كلوريد الصوديوم (الخطوة 3.1) عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 60-80 درجة مئوية بين عشية وضحاها للحصول على محلول مخزون ألجينات الصوديوم بنسبة 4٪ (ث / v). يمكن تخزين محلول المخزون في 4 درجات مئوية لمدة 1 شهر.
  3. قم بتعقيم محلول مخزون ألجينات الصوديوم (الخطوة 3.2) عن طريق تسخينه ثلاث مرات في فرن (70 درجة مئوية) لمدة 30 دقيقة.
  4. تمييع الحجم المناسب لمحلول مخزون ألجينات الصوديوم (الخطوة 3.3) في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ (الخطوة 3.1) بتركيزات 2٪ و 1.5٪ و 0.5٪ (ث / v).
    ملاحظة: بالإضافة إلى التسخين في الفرن ، يجب إجراء عمليات تحضير أخرى لمحلول ألجينات الصوديوم في غطاء المحرك.
  5. قم بإذابة 1 غرام من مسحوق الجيلاتين في 25 مل من محلول كلوريد الصوديوم (الخطوة 3.1) عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 60-80 درجة مئوية بين عشية وضحاها للحصول على محلول مخزون الجيلاتين 4٪ (ث / v). يمكن تخزين محلول المخزون في 4 درجات مئوية لمدة 1 شهر.
  6. قم بتعقيم محلول مخزون الجيلاتين (الخطوة 3.5) عن طريق تسخينه ثلاث مرات في فرن (70 درجة مئوية) لمدة 30 دقيقة.
  7. قم بتخفيف الحجم المناسب لمحلول مخزون الجيلاتين (الخطوة 3.6) في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ (الخطوة 3.1) بتركيز 1.5٪ (ث / v).
    ملاحظة: بالإضافة إلى التسخين في الفرن ، يجب إجراء عمليات تحضير أخرى لمحلول الجيلاتين في غطاء المحرك.
  8. لتعزيز ارتباط الخلايا على الناقلات الدقيقة ، قم بإعداد محلول الجينات والكولاجين عن طريق خلط محلول ألجينات الصوديوم 2٪ (ث / v) ومحلول الكولاجين من النوع الأول من ذيل الفئران (4 ملغ / مل) بنسبة 3: 1. اضبط المحلول على الرقم الهيدروجيني 7.2 باستخدام محلول 0.1 M NaOH واستخدمه مباشرة بعد التحضير.
  9. قم بإذابة مادة HA الصلبة النضرة المعدلة بالتيروزين في محلول ملحي عازل للفوسفات (PBS) عند 60-80 درجة مئوية بين عشية وضحاها للحصول على محلول PBS لحمض الهيالورونيك المعدل بالتيروزين بنسبة 0.8٪ w/w. يمكن تخزين محلول المخزون في 4 درجات مئوية لمدة 1 شهر.
  10. قم بتعقيم محلول HA PBS المعدل بالتيروزين عن طريق تسخينه ثلاث مرات في فرن (70 درجة مئوية) لمدة 30 دقيقة.
  11. قم بإذابة مسحوق بيروكسيديز الفجل (500 وحدة نشاط إنزيم / ملغ) في محلول PBS للحصول على 8 وحدة نشاط إنزيم / محلول بيروكسيديز PBS الفجل.
  12. تمييع محلول بيروكسيد الهيدروجين (30٪ ، ث / ث) بواسطة ماء DI إلى 4 mM.
  13. قم بإعداد محلول البيروكسيديز المعدل بالفجل HA-horseard عن طريق خلط محلول PBS لحمض الهيالورونيك المعدل بالتيروزين ومحلول PBS البيروكسيديز بالفجل بنسبة 1: 1.
    ملاحظة: بالإضافة إلى التسخين في الفرن ، يجب إجراء عمليات تحضير أخرى لمحلول بيروكسيديز الفجل HA في غطاء المحرك.

4. تشكيل القطرات الدقيقة على أساس AVIFJ

  1. استخدم نظام طباعة خلوية تم إنشاؤه في المنزل كما تم الإبلاغ عنه سابقا (الشكل 1A)26. يتم تضخيم خرج الإشارة الكهربائية بواسطة مولد الشكل الموجي أولا ثم يدفع السيراميك الكهرضغطي لتوليد تشوه يمكن التحكم فيه. وبالتالي فإن الفوهة المثبتة على السيراميك الكهرضغطي تنتج اهتزازات يمكن التحكم فيها.
  2. قم بتعقيم نظام الطباعة عن طريق المسح بالتعرض للكحول (v/v) بنسبة 75٪ والأشعة فوق البنفسجية (UV) طوال الليل.
  3. قم بتحميل 5 مل من الحبر الحيوي (الخطوة 3.1) في حقنة معقمة يمكن التخلص منها. قم بتثبيت المحقنة على مضخة المحقنة.
  4. قم بتوصيل المحقنة (الخطوة 4.3) والفوهة (الخطوة 2.5) بخرطوم سيليكون قطره الداخلي 1 مم.
  5. قم بإصلاح الفوهة (الخطوة 4.4) لاستخدامها في الطباعة عن طريق ضبط ضيق برغي اللقط. حافظ على طرف الفوهة بعيدا عن الركيزة أثناء التثبيت لتجنب التلف والتلوث.
    تنبيه: إذا كانت الفوهة مكسورة أثناء التركيب، يرجى ارتداء قفازات أكثر سمكا وتنظيف شظايا الزجاج والمخلفات بعناية.
  6. ادفع مضخة المحقنة بسرعة وقم بتحميل الحبر الحيوي (الخطوة 4.3) إلى الفوهة (الخطوة 4.5). اضبط معدل التدفق على 30 ميكرولتر/دقيقة. امسح المواد الزائدة عند الطرف.
  7. تعيين معلمات مولد الإشارة. استيراد شكل موجي مصمم ذاتيا يحتوي على 500,000 نقطة أخذ عينات. اضبط معدل أخذ العينات والجهد من الذروة إلى الذروة (Vpp) على أنه 5 ملايين عينة / ثانية و 10 فولت ، على التوالي.
  8. تنظيف الشرائح أو أطباق بتري بالماء منزوع الأيونات. ضعها تحت الفوهة كركيزة الطباعة.
  9. قم بضبط مسار الحركة مسبقا ووضع الاهتزاز عند الطلب.
  10. اطبع القطرات باتباع الأنماط المصممة مسبقا.

5. تشكيل الناقلات الدقيقة على أساس AVIFJ

  1. كرر الخطوات 4.1-4.4، باستثناء تغيير الحبر الحيوي إلى محلول ألجينات 2٪ (w/v) (الخطوة 3.4)، أو محلول الكولاجين (الخطوة 3.8)، أو محلول بيروكسيديز الفجل المعدل HA-horseard (الخطوة 3.13).
  2. قم بإذابة 3 جم من كلوريد الكالسيوم في 100 مل من الماء المعقم للحصول على محلول كلوريد الكالسيوم بنسبة 3٪ (ث / v). بعد إذابته بالكامل ، قم بتصفية المحلول من خلال غشاء مرشح البولي إيثيلين تيريفثاليت 0.45 ميكرومتر.
  3. أضف 5 مل من محلول الربط المتقاطع (محلول كلوريد الكالسيوم أو محلول بيروكسيد الهيدروجين) إلى طبق بتري. ضع طبق بتري تحت الفوهة للعمل كركيزة.
  4. بعد الطباعة ، قم بربط الناقلات الصغيرة لمدة 3 دقائق.
  5. جمع تعليق microcarrier في أنبوب جهاز طرد مركزي ، وإثراء microcarriers عن طريق الطرد المركزي في 29 × g لمدة 3 دقائق. إعادة تعليق الناقلات الصغيرة في وسائط الاستزراع عند حوالي 600 ناقل صغير/مل.

6. تطعيم الخلايا على سطح الناقلات الدقيقة

  1. بقع A549 الخلايا مع خلية تعقب الأخضر CMFDA لتسهيل مراقبة الخلايا. على وجه التحديد ، قم بإزالة وسائط الزراعة ، وإضافة 5 مل من الوسط الخالي من المصل الذي يحتوي على صبغة 10 μM Cell Tracker ، واحتضان الخلايا لمدة 30 دقيقة في حاضنة. ثم ، استبدل محلول الصبغة بوسط طازج.
  2. أعد تعليق الخلية A549 بكثافة 1.6 × 106 خلايا/مل.
  3. أضف 1 مل من تعليق الناقل الدقيق للجينات والكولاجين (الخطوة 5.3) و 1 مل من تعليق الخلايا A549 (الخطوة 6.1) إلى لوحة استزراع منخفضة الالتصاق من 6 آبار.
  4. ضع اللوحة على شاكر عند 30 دورة في الدقيقة في حاضنة عند 37 درجة مئوية و 5٪ CO2.
  5. انزع الصفيحة عن الخلاط وانتظر لمدة 30 دقيقة للسماح للناقلات الصغيرة بالاستقرار. نصف تغيير الثقافة المتوسطة كل 2 أيام.

7. تحليل تكوين القطرات الدقيقة / الناقلات الدقيقة

  1. راقب وقياس الفوهة (الخطوة 2.2) ، وأطباق بتري (الخطوة 4.10 والخطوة 5.4) ، والخلايا ذات الناقلات الدقيقة (الخطوة 6.5) تحت مجهر ميداني ساطع أو مجهر بؤري. على وجه التحديد ، التكبير الموضوعي هو 4x أو 10x أو 20x وتكبير العدسة هو 10x.
  2. قم بقياس قطر الناقلات الدقيقة بواسطة برنامج ImageJ. وفقا لشريط المقياس الذي يأتي مع المجهر عند التصوير في الصورة ، اضبط الحجم الفعلي للمقياس في ImageJ ، وارسم 10 خطوط من نصف القطر أو المحور شبه الرئيسي للناقلات الدقيقة. يمكن ل ImageJ الحصول على متوسط الحجم والانحراف المعياري لمقاطع الخط هذه.

النتائج

تم تصنيع رؤوس طباعة ذات معدلات تقارب وأقطار متنوعة لتحقيق طباعة أنواع متعددة من المواد. يتم عرض الفوهات التي تم الحصول عليها مع زيادة قوة السحب في الشكل 1B. تم تقسيم الفوهات إلى ثلاثة مجالات: الخزان (III) ، والانكماش (II) ، ورأس الطباعة (I). كان الخزان هو الجزء غير المعالج من الفوه?...

Discussion

يوفر البروتوكول الموضح هنا تعليمات لإعداد أنواع متعددة من ناقلات الهيدروجيل الدقيقة وبذر الخلايا اللاحقة. بالمقارنة مع رقاقة الموائع الدقيقة وطرق الطباعة النافثة للحبر ، يوفر نهج AVIFJ لبناء الناقلات الدقيقة مرونة أكبر وتوافقا حيويا. تتيح الفوهة المستقلة استخدام مجموعة واسعة من الفوهات خ...

Disclosures

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة بكين للعلوم الطبيعية (3212007) ، وبرنامج البحث العلمي لمبادرة جامعة تسينغهوا (20197050024) ، وصندوق نسيم الربيع بجامعة تسينغهوا (20201080760) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (51805294) ، والبرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير في الصين (2018YFA0703004) ، ومشروع 111 (B17026).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
A549 cellsATCCCCL-185Human non-small cell lung cancer cell line
Bright field microscopeOlympusDP70
Confocal microscopeNikonTI-FL
Fetal bovine serum, FBSBI04-001-1ACS
GelatinSIGMAG1890
Glass micropipettessutter instrumentb150-110-10
GlutaMAXGIBCO35050-061
H-DMEMGIBCO11960-044Dulbecco's modified eagle medium
Horseradish peroxidase powderSIGMAP6782
Hydrophobic agent3MPN7026Follow the manufacturer's instructions and use after dilution
Micro-forge devicenarishigeMF-900
Non-essential amino acids, NEAAGIBCO11140-050non-essential amino acids
Penicillin G and streptomycinGIBCO15140-122
Petri dishSIGMAP5731-500EA
Pullersutter instrumentP-1000
Sodium alginateSIGMAA0682
TrypsinGIBCO25200-056
Type I collagen solution from rat tailSIGMAC3867

References

  1. Chen, A. K., Reuveny, S., Oh, S. K. W. Application of human mesenchymal and pluripotent stem cell microcarrier cultures in cellular therapy: Achievements and future direction. Biotechnol Advances. 31, 1032-1046 (2013).
  2. Li, B., et al. Past, present, and future of microcarrier-based tissue engineering. Journal of Orthopaedic Translation. 3, 51-57 (2015).
  3. Badenes, S. M., Fernandes, T. G., Rodrigues, C. A. V., Diogo, M. M., Cabral, J. M. S. Microcarrier-based platforms for in vitro expansion and differentiation of human pluripotent stem cells in bioreactor culture systems. Journal of Biotechnol. 234, 71-82 (2016).
  4. de Soure, A. M., Fernandes-Platzgummer, A., Da Silva, C. L., Cabral, J. M. S. Scalable microcarrier-based manufacturing of mesenchymal stem/stromal cells. Journal of Biotechnol. 236, 88-109 (2016).
  5. Naqvi, S. M., et al. Living cell factories - electrosprayed microcapsules and microcarriers for minimally invasive delivery. Advanced Materials. 28, 5662-5671 (2016).
  6. Sarkar, S., et al. Chitosan: A promising therapeutic agent and effective drug delivery system in managing diabetes mellitus. Carbohydrate Polymers. 247, (2020).
  7. Sulaiman, S. B., Idrus, R. B. H., Hwei, N. M. Gelatin microsphere for cartilage tissue engineering: current and future strategies. Polymers. 12, (2020).
  8. Huang, L., Abdalla, A. M. E., Xiao, L., Yang, G. Biopolymer-based microcarriers for three-dimensional cell culture and engineered tissue formation. International Journal of Molecular Sciences. 21, (2020).
  9. Isiklan, N., Tokmak, S. Development of thermo/pH-responsive chitosan coated pectin-graft-poly(N, N-diethyl acrylamide) microcarriers. Carbohydrate Polymers. 218, 112-125 (2019).
  10. Lau, T. T., Wang, C., Wang, D. A. Cell delivery with genipin crosslinked gelatin microspheres in hydrogel/microcarrier composite. Composites Science & Technology. 70, 1909-1914 (2010).
  11. Lau, T. T. Hydrogel-microcarrier composite systems for cell delivery in tissue engineering. Acta Biomaterialia. 10, 1646-1662 (2014).
  12. Kwon, Y. J., Peng, C. A. Calcium-alginate gel bead cross-linked with gelatin as microcarrier for anchorage-dependent cell culture. Biotechniques. 33, 218 (2002).
  13. Leach, J. B., Bivens, K. A., Patrick, C. W., Schmidt, C. E. Photocrosslinked hyaluronic acid hydrogels: natural, biodegradable tissue engineering scaffolds. Biotechnology & Bioengineering. 82, 578-589 (2003).
  14. Kurisawa, M., Chung, J. E., Yang, Y. Y., Gao, S. J., Uyama, H. Injectable biodegradable hydrogels composed of hyaluronic acid-tyramine conjugates for drug delivery and tissue engineering. Chemical Communications. 34, 4312-4314 (2005).
  15. Yao, R., Alkhawtani, A. Y. F., Chen, R., Luan, J., Xu, M. Rapid and efficient in vivo angiogenesis directed by electro-assisted bioprinting of alginate/collagen microspheres with human umbilical vein endothelial cell coating layer. International Journal of Bioprinting. 5, 194 (2019).
  16. Mahou, R., Vlahos, A. E., Shulman, A., Sefton, M. V. Interpenetrating alginate-collagen polymer network microspheres for modular tissue engineering. Acs Biomaterials Science & Engineering. 4 (11), 3704-3712 (2017).
  17. Aftab, A., et al. Microfluidic platform for encapsulation of plant extract in chitosan microcarriers embedding silver nanoparticles for breast cancer cells. Applied Nanoscience. 10, 2281-2293 (2020).
  18. Park, W., et al. Microfluidic-printed microcarrier for in vitro expansion of adherent stem cells in 3D culture platform. Macromolecular Bioscience. 19, (2019).
  19. Chui, C., et al. Electrosprayed genipin cross-linked alginate-chitosan microcarriers for ex vivo expansion of mesenchymal stem cells. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 107, 122-133 (2019).
  20. Min, N. G., Ku, M., Yang, J., Kim, S. Microfluidic production of uniform microcarriers with multicompartments through phase separation in emulsion drops. Chemistry of Materials. 28 (5), 1430-1438 (2016).
  21. Park, W., Jang, S., Kim, T. W., Bae, J., Lee, E. A. Microfluidic-printed microcarrier for in vitro expansion of adherent stem cells in 3D culture platform. Macromolecular Bioscience. 19, (2019).
  22. Xu, T., Kincaid, H., Atala, A., Yoo, J. J. High-Throughput Production of Single-Cell Microparticles Using an Inkjet Printing Technology. Journal of Manufacturing Science & Engineering. 130, 137-139 (2008).
  23. Rao, W., et al. Enhanced enrichment of prostate cancer stem-like cells with miniaturized 3D culture in liquid core-hydrogel shell microcapsules. Biomaterials. 27 (27), 7762-7773 (2014).
  24. Choi, C. H., Weitz, D. A., Lee, C. S. One step formation of controllable complex emulsions: From functional particles to simultaneous encapsulation of hydrophilic and hydrophobic agents into desired position. Advanced Materials. 25, 2536-2541 (2013).
  25. Choi, A., Seo, K. D., Kim, D. W., Kim, B. C., Dong, S. K. Recent advances in engineering microparticles and their nascent utilization in biomedical delivery and diagnostic applications. Lab On A Chip. 17 (4), 591-613 (2017).
  26. Liu, T., Pang, Y., Zhou, Z., Yao, R., Sun, W. An integrated cell printing system for the construction of heterogeneous tissue models. Acta Biomaterialia. 95, 245-257 (2019).
  27. Hassan, K., et al. Functional inks and extrusion-based 3D printing of 2D materials: a review of current research and applications. NANOSCALE. 12, 19007-19042 (2020).
  28. Vithani, K., et al. An overview of 3D printing technologies for soft materials and potential opportunities for lipid-based drug delivery systems. Pharmaceutical Research. 36, (2019).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

170

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved