طريقة الطباعة الحيوية عالية الإنتاجية لنمذجة نفاذية الأوعية الدموية في الألواح القياسية ذات الستة آبار مع مرونة الحجم والنمط

Summary

نقدم بروتوكولا للإنتاج عالي الإنتاجية للقنوات الوعائية ذات الأحجام المرنة والأنماط المرغوبة على لوحة قياسية من ستة آبار باستخدام تقنية الطباعة الحيوية 3D ، والتي يشار إليها باسم الأوعية على لوحة (VOP). هذه المنصة لديها القدرة على تعزيز تطوير العلاجات للاضطرابات المرتبطة بالبطانة المعرضة للخطر.

Abstract

تعد نفاذية الأوعية الدموية عاملا رئيسيا في تطوير علاجات للاضطرابات المرتبطة بالبطانة المعرضة للخطر ، مثل الخلل البطاني في الشرايين التاجية وضعف وظيفة الحاجز الدموي الدماغي. تقنيات التصنيع الحالية لا تكرر بشكل كاف التباين الهندسي في شبكات الأوعية الدموية في جسم الإنسان ، مما يؤثر بشكل كبير على تطور المرض. علاوة على ذلك ، غالبا ما تتضمن هذه التقنيات إجراءات تصنيع متعددة الخطوات تعيق الإنتاج عالي الإنتاجية اللازم للاختبار الدوائي. تقدم هذه الورقة بروتوكول الطباعة الحيوية لإنشاء أنسجة وعائية متعددة بأنماط وأحجام مرغوبة مباشرة على ألواح قياسية من ستة آبار ، والتغلب على تحديات الدقة والإنتاجية الحالية في تكنولوجيا الطباعة الحيوية. تم إنشاء نهج تصنيع مبسط لبناء ست قنوات مجوفة قابلة للاختراق داخل هيدروجيل ، والتي تم تبطينها لاحقا بالخلايا البطانية للوريد السري البشري لتشكيل بطانة وظيفية وناضجة. تضمن الطبيعة التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر للطباعة الحيوية 3D قابلية عالية للتكرار وتتطلب خطوات تصنيع يدوية أقل من الطرق التقليدية. هذا يسلط الضوء على إمكانات VOP كمنصة فعالة عالية الإنتاجية لنمذجة نفاذية الأوعية الدموية وتعزيز اكتشاف الأدوية.

Introduction

تعمل شبكة الأوعية الدموية في جميع أنحاء جسم الإنسان كحاجز نقل حاسم من خلال التنظيم الديناميكي لتبادل الجزيئات والخلايا بين الدم والأنسجة المحيطة. هذا التنظيم ضروري لمنع وذمة الأنسجة وتمكين التبادل الانتقائي للمغذيات والخلايا ، وبالتالي دعم استقلاب الأنسجة والتوازن¹. تؤثر نفاذية البطانة المتغيرة ، وهي عامل في العديد من الحالات الصحية ، على كل من شدة المرض وفعالية العلاج². تعمل البطانة الوعائية كحاجز انتقائي ، مما يسهل النقل بين الأوعية والأنسجة والأعضاء. يتضمن هذا التنظيم عدة آليات ، مثل الترشيح الأساسي للمواد المذابة والجزيئات الصغيرة ، والتعطيل المتعمد للحاجز الوعائي ، وتأثير الجزيئات م....

Protocol

1. توليد G-code للطابعة الحيوية

1. لإنشاء مسار الطباعة وتصوره ، قم بزيارة أداة محاكاة G-code عبر الإنترنت (على سبيل المثال ، NCviewer).
2. انقر على ملف جديد على الواجهة لإنشاء ملف G-code جديد.
3. قم بإنشاء مسار طباعة عن طريق كتابة أوامر G-code يدويا للقناة القربانية وغرفة السيليكون. استخدم أبعاد لوحة قياسية من ستة آبار كمرجع لإنشاء الهندسة.
   ملاحظة: يعتمد رمز G المستخدم هنا على رمز التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC). يتم توفير وظائف كل أمر في الجدول التكميلي S1. وقد اختير شكل الصفائح ذات الستة آبار بسبب توافقها مع قارئات الصفائح الدقيقة التجارية وإعدادات الفحص المجه....

النتائج

تم تصنيع منصة VOP ، التي تتميز بالمرونة في الحجم والنمط ، بنظام طباعة حيوية متعدد الرؤوس. تم زرع القنوات ، المجوفة والقادرة على التروية ، باستخدام HUVECs لتسهيل البطانة وتم تقييمها لاحقا باستخدام مقايسة النفاذية (الشكل 1 أ). لإثبات قدرة التصنيع متعددة النطاقا?.......

Discussion

الاستفادة من الدقة والأتمتة والطبيعة التي تسيطر عليها الكمبيوتر من تكنولوجيا الطباعة الحيوية 3D ، أنشأنا طريقة مبسطة لتصنيع القنوات الوعائية في لوحات قياسية من ستة آبار ، والتي تم اختيارها لتوافقها مع قارئات الصفائح الدقيقة التجارية وإعدادات التصوير المجهري. يمكن أن ي?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 mL Serological Pipette	SPL	SPL 91010
10 mL syringe	Shinchang Medical
15 mL conical tube	SPL	50015
3D Bioprinter	T&R Biofab	3DX-Printer
6-well plate	SPL	37206
Biological Safety Cabinets	CHC LAB	PCHC-777A2-04,
Brightfield Inverted Microscopes	Leica	DMi1
Cell Counting Kit (CCK8)	GlpBio	GK10001
Cell Counting Kit (CCK8)	GlpBio	GK10001
Cell Culture Flask 75T	SPL	70075
Corning Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) Basement Membrane Matrix, LDEV-free, 10 mL	Corning	354230
Distilled water
DMEM/F12	Gibco	11320033
DMSO, Cell Culture Grade	Sigma aldrich	D2438
Dow-Corning, PDMS-Sylgard 184a Kit	DOW	DC-184
DOWSIL SE 1700 Clear W/C 1.1 KG Kit	DOW	2924404
D-PBS - 1x	Welgene	LB001-01
Endothelial Cell Growth Medium MV 2 (Ready to use)	Promocell	C-22022
Eppendorf Micro pipette(1000,200,100,20,10)	eppendorf
Ethyl Alcohol 99.9%	Duksan	D5
Excel	Microsoft
Fibrinogen from bovine plasma	Sigma Aldrich	F8630-1G
FITC Dextran 70 kDa	Sigma Aldrich	46945-100MG-F
Fluorescent beads (1.0 μm, green)	Sigma Aldrich	L1030-1ML
GelMA-powder (Gelatin methacrylate) 50 g	3D Materials	20JT29
Gibco, Recovery Cell Culture Freezing Medium, 50 mL	Gibco
HUVECs (Human Umbillical Vein Endothelial Cells)	Promocell
ImageJ software	NIH
Incubator	Thermo SCIENTIFIC	Forma STERI-CYCLE i160 CO2 Incubator
Invitrogen, Live/dead viability/cytotoxicity Kit (for mammalian cells)	Thermo Fisher	L3224
Lithium Phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphate powder	Tokoyo Chemical Industry CO.	85073-19-4
Marienfeld Superior, Counting chamber cover	Marienfeld Superior
Marienfeld Superior, Hemocytometer, cell counting chamber	Marienfeld Superior	HSU-0650030
Microcentrifuge	eppendorf	Centrifuge 5920 R
NCViewer.com
Nitrogen tank	WORTHINGTON INDUSTRIES	LS750
Omnicure UV Laser	EXCELITAS	SERIES 1500
Parafilm M	amcor	PM-996
Penicillin-Streptomycin Solution (100x)	GenDEPOT	CA005-010
Planetary Mixer	THINKY CORPORATION, japan	ARE-310
Plasma treatment machine	FEMTO SCIENCE	CUTE-1MPR
Pluronic F-127	Sigma aldrich	P2443-250G
Pre-made buffer, (P2007-1) 10x PBS	Biosesang	PR4007-100-00
Reagent storage cabinet	ZIO FILTER TECH	SC2-30F-1306D1-BC
Real time Live cell Imaging Microscope	Carl ZEISS
Refrigerator	SAMSUNG	RT50K6035SL
ROCKER 2D digital	IKA	4003000
Scoop-Spatula	CacheBy	SL-SCO7001-EA
sigma,Trypsin-EDTA solition, 0.25%	Sigma aldrich	T4049-100ML
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)	Thermo Fisher scientific	151-21-3
Syringe Barrel Tip Cap	FISNAR	3051806
Tally counter	Control Company	C23-147-050
Tapered Nozzle (18 G)	Mushashi	TPND-18G-U
Tapered Nozzle (22 G)	Mushashi	TPND-22G-U
Tapered nozzle 20 G	Musashi	TPND-20G-U
Thrombin from bovine plasma	Sigma Aldrich	T7326-1KU
Timer, 4-channel	ETL	SL.Tim3005
Trypan Blue Solution 0.4%	Gibco	15250061
Trypsin Neutralizing Solution	Promocell	C-41120
UG 24 mL UG ointment jar	Yamayu	No. 3-53
UG 58 mL UG ointment jar	Yamayu	No. 3-55
Water Bath	DAIHAN Scientific	WB-11
Weight machine	Sartorius	bce2241-1skr