وقدمت الدعم المالي لدائرة الخدمات الطبية المشتركة من المعاهد الوطنية للصحة الميكانيكا الحيوية في الطب التجديدي برنامج التدريب T32 (2T32EB003392)، إلى QJ من زمالة دود-ICES وAWF من جائزة مبتكر جديد للمدير المعاهد الوطنية للصحة (1DP2HL117750).

1. تلفيق مقلب ماجستير عن طريق الطباعة التصويرية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم تصميم ألياف النانو البروتين ECM، nanofabrics والنانو لتكون ملفقة الأولى باستخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والبرمجيات. ثم يتم نقل هذا الملف إلى CAD الضوئية. سوف نوع الضوئية تعتمد على قرار من السمات؛ مع الضوئية القائمة على الشفافية الكافية لميزة الأحجام وصولا الى ~ 10 ميكرون. ميزات أصغر &lt;10 ميكرون سيتطلب الكروم على الزجاج الضوئية. ملفقة كل من ألياف النانو والنانو المقدمة هنا باستخدام الضوئية القائمة على الشفافية، وبالتالي كانت نانومتر النطاق في السمك ولكن لا أبعاد الوحشي. ملاحظة: من المهم أن نميز الذي مناطق الضوئية سوف تكون مظلمة (منع الأشعة فوق البنفسجية بالمرور) والتي سوف تكون شفافة (تسمح للضوء بالمرور عبر الأشعة فوق البنفسجية) وهذا، جنبا إلى جنب مع نوع من مقاومة للضوء (إيجابية أو سلبية) ، سوف تملي تضاريس النهائي من القالب الرئيسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لبدء تصنيع القالب الرئيسي، يذوى رقاقة 4 &quot;السيليكون عن طريق وضعها على موقد تعيين إلى 150 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توسيط رقاقة على ظرف الفراغ من تدور المغطي. صب SU8-2015 مقاومة للضوء سلبي على منتصف الرقاقة ويستمر صب في دوائر متحدة المركز حتى يتم تغطية حوالي ثلثي الرقاقة. ملاحظة: حافظ على زجاجة من SU8 بالقرب من رقاقة عندما تتدفق للحد من تشكيل فقاعات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> برمجة spincoater على النحو التالي: <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دورة انتشار: 500 دورة في الدقيقة مع تسارع 100 دورة في الدقيقة / ثانية لمدة 10 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دورة تدور: 4،000 دورة في الدقيقة مع تسارع 100 دورة في الدقيقة / ثانية لمدة 30 ثانية. </li></ul> ملاحظة: ستكون هذه وصفة spincoating تشكل طبقة مقاومة للضوء وهذا هو ~ 10 ميكرون في سمك. عن طريق تغيير سرعة الغزل أو صياغة SU8، ويمكن تعديل سماكة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لينة خبز الرقاقة عن طريق وضعها على موقد تعيين إلى 95 درجة مئوية لمدة 3 دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فضح الرقاقة للأشعة فوق البنفسجية من خلالوالضوئية لجرعة مجموعه 140 ميغا جول / سم 2. ملاحظة: SU8 هو مقاومة للضوء سلبي بالتالي سوف المناطق حيث الأشعة فوق البنفسجية قادرة على تمرير من خلال الضوئية تبقى بعد النامية وتصبح الميزات التي أثيرت على القالب الرئيسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التعرض خبز الرقاقة عن طريق وضعها على موقد تعيين إلى 95 درجة مئوية لمدة 4 دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطوير رقاقة عن طريق وضعها في مطور SU8 لمدة 3 دقائق. بعد 3 دقائق، وشطف الرقاقة مع ايزوبروبيل. إذا تم إنتاج فيلم أبيض أثناء الشطف، لا يتم وضع رقاقة تماما وينبغي أن توضع في إعادته المطور لمدة 30 ثانية أخرى. شطف مرة أخرى مع ايزوبروبيل. كرر هذه العملية حتى لا يشكل فيلم أبيض أثناء الشطف ايزوبروبيل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجفيف رقاقة في تيار من النيتروجين ومكان في طبق بتري 150 ملم للحماية من الغبار. </li></ol> 2. جعل PDMS طوابع <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد prepolymer PDMS من خلال الجمع بين قاعدة المطاط الصناعي وكيل علاج في10:01 نسبة ث / ث. وعادة ما تستخدم 80 غرام من قاعدة و 8 غرام من وكيل علاج لضمان عدم وPDMS كافية لتغطية القالب الرئيسي في طبقة سميكة 1 سم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلط وديغا في PDMS باستخدام خلاط الجاذبية لتعيين التالية: <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج: 2،000 دورة في الدقيقة لمدة 2 دقيقة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ديغا: 2،000 دورة في الدقيقة لمدة 2 دقيقة. </li></ul></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا خالط غير متوفر خلط PDMS باليد لمدة 10 دقيقة باستخدام 10 مل ماصة المصلية. ديغا الخليط عن طريق وضعها في مجفف فراغ لمدة 30 دقيقة لإزالة الفقاعات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب يكفي PDMS prepolymer على القالب الرئيسي (منقوشة رقاقة السيليكون) لتشكيل طبقة سميكة 1 سم. علاج PDMS قبل الخبز عند 65 درجة مئوية لمدة 4 ساعات أو في درجة حرارة الغرفة لمدة 48 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة شفي، والمناطق التي تحتوي على أنماط يمكن قطع لتشكيل الطوابع PDMS. للتمييز بين الجانب الميزة من مساعدات من الطوابع PDMS، وقطع من الدرجة الأولى من واحدة من زوايا على مساعدات من الطوابع. </li></ol> 3. Microcontact العلاقات العامةinting من أنماط ECM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نظيفة coverslips 25 مم الزجاج بواسطة صوتنة في الايثانول 95٪ لمدة 1 ساعة ثم الجافة في الفرن 65 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الحل PIPAAm عن طريق إذابة PIPAAm في 1-بيوتانول بتركيز 10٪ (ث / ت، عادة 1 غ في 10 مل). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توسيط ساترة الزجاج على فراغ تشوك من spincoater وماصة 200 ميكرولتر من الحل PIPAAm بحيث يتم تغطية سطح الزجاج بأكمله. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Spincoat ساترة في 6،000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف الطوابع PDMS بواسطة صوتنة في 50٪ من الإيثانول لمدة 30 دقيقة ثم الجافة تحت تيار من النيتروجين. ملاحظة: يجب أن يتم تنفيذ التجفيف والخطوات اللاحقة في مجلس الوزراء للسلامة الأحيائية للحفاظ على العقم للتطبيقات حيث سيتم استخدام النانو ECM مع الخلايا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معطف السطح المزخرف من كل PDMS ختم مع 200 ميكرولتر من محلول البروتين، وعادة 50 ميكروغرام / مل في الماء المقطر المعقم لFN. احتضان لمدة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة. ملاحظة: اليتم طلاء حجم هو لPDMS ختم 1.5 سم 2، وسوف تحتاج إلى تعديل وفقا لحجم من الطوابع PDMS، البروتين ECM المستخدمة وتركيز البروتين ECM في الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غسل الطوابع PDMS في الماء المقطر لإزالة الزائدة من البروتين وجافة تماما تحت تيار من النيتروجين. ملاحظة: أي ترك الماء على الطابع تؤدي إلى حل مبكر للطلاء PIPAAm على ساترة ومنع نقل البروتين المناسبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتصنيع معقمة، ضع لل coverslips PIPAAm المغلفة داخل طبق بتري المغلقة وتعقيم باستخدام التعرض للأشعة فوق البنفسجية، 45 دقيقة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية في خزانة السلامة الأحيائية كافية. إذا كان غير مطلوب العقم هذه الخطوة يمكن حذفها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء microcontact الطباعة عن طريق وضع الجانب سمة من سمات الطابع PDMS في اتصال مع ساترة PIPAAm المغلفة. إذا لزم الأمر، واستخدام ملقط لبخفة على الجزء الخلفي من الطوابع لإزالة أي فقاعات الهواء وضمان اتصال موحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 5 ميلن، تقشر الطابع PDMS من ساترة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في هذه المرحلة، والبروتينات ECM إضافية يمكن منقوشة لخلق هياكل أكثر تعقيدا ومتعدد المكونات. وقد تم التحقق من ما يصل إلى 3 المطبوعات للعمل مع هذه العملية، وأكثر من ذلك قد يكون ممكنا. </li></ol> 4. الإفراج عن ECM ألياف النانو والنانو <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع PIPAAm ساترة المغلفة منقوشة في طبق بتري 35 مم وتفقد الدقة باستخدام نمط النقيض من المرحلة المجهري. اعتمادا على نمط، قد تكون كاميرا CCD اللازمة لحل ملامح النمط. ويمكن أيضا أن تستخدم مضان المجهري لتفقد نمط تقديم وصفت البروتينات ECM fluorescently. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 3 مل من الماء المقطر 40 درجة مئوية إلى طبق بتري والسماح للمياه لتبريد تدريجيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انحلال طبقة PIPAAm والافراج عن أنماط البروتين ECM يمكن رصدها باستخدام النقيض من المرحلة المجهري. إذا كان التطبيق لا تسمح باستخدام تك البصريةhniques، وإطلاق سراح يمكن رصدها عن طريق قياس درجة حرارة المحلول. عادة، يتم تبريد الماء إلى درجة حرارة الغرفة، أقل بكثير من LCST من PIPAAm (32 ° C)، لضمان وأفرج عن النانو البروتين ECM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الإفراج عنهم، ألياف النانو، والنانو nanofabrics أخرى تطفو في الماء. لاستخدامها لمزيد من التطبيقات التي يحتاجونها لمعالجته. والنهج الدقيق تعتمد على الهدف التجريبية ويمكن أن تشمل الخطوات مثل شل حركة على سطح آخر، تتحرك مع نظام مياداة مجهرية أو التضمين في هيدروجيل. </li></ol>

<ol>
	<li>Geiger, B., Bershadsky, A., Pankov, R., Yamada, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmembrane+crosstalk+between+the+extracellular+matrix+and+the+cytoskeleton.">Transmembrane crosstalk between the extracellular matrix and the cytoskeleton.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 2, 793-805 (2001).</li><li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification. Cell. 126, 677-689 (2006).</li><li>Discher, D. E., Janmey, P., Wang, Y. -. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+Cells+Feel+and+Respond+to+the+Stiffness+of+Their+Substrate.">Tissue Cells Feel and Respond to the Stiffness of Their Substrate.</a> Science. 310, 1139-1143 (2005).</li><li>Ott, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfusion-decellularized+matrix:+using+nature's+platform+to+engineer+a+bioartificial+heart.">Perfusion-decellularized matrix: using nature's platform to engineer a bioartificial heart.</a> Nat Med. 14, 213-221 (2008).</li><li>Teo, W. E., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+electrospinning+design+and+nanofibre+assemblies.">A review on electrospinning design and nanofibre assemblies.</a> Nanotechnology. 17, (2006).</li><li>Reneker, D. H., Chun, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometre+diameter+fibres+of+polymer,+produced+by+electrospinning.">Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning.</a> Nanotechnology. 7, 216-21 (1996).</li><li>Ma, P. X., Zhang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+nano-scale+fibrous+extracellular+matrix.">Synthetic nano-scale fibrous extracellular matrix.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 46, 60-72 (1999).</li><li>Yoshimoto, H., Shin, Y. M., Terai, H., Vacanti, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biodegradable+nanofiber+scaffold+by+electrospinning+and+its+potential+for+bone+tissue+engineering.">A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 24, 2077-2082 (2003).</li><li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibrous+structure:+a+novel+scaffold+for+tissue+engineering.">Electrospun nanofibrous structure: a novel scaffold for tissue engineering.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 60, 613-621 (2002).</li><li>Matthews, J. A., Wnek, G. E., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrospinning of Collagen Nanofibers. Biomacromolecules. 3, 232-238 (2002).</li><li>Huang, Z. -. M., Zhang, Y. Z., Ramakrishna, S., Lim, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning+and+mechanical+characterization+of+gelatin+nanofibers.">Electrospinning and mechanical characterization of gelatin nanofibers.</a> Polymer. 45, 5361-5368 (2004).</li><li>Wnek, G. E., Carr, M. E., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrospinning of Nanofiber Fibrinogen Structures. Nano Letters. 3, 213-216 (2002).</li><li>Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+chitosan-based+nanofibers+and+their+cellular+compatibility.">Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility.</a> Biomaterials. 26, 6176-6184 (2005).</li><li>Jin, H. -. J., Chen, J., Karageorgiou, V., Altman, G. H., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+bone+marrow+stromal+cell+responses+on+electrospun+silk+fibroin+mats.">Human bone marrow stromal cell responses on electrospun silk fibroin mats.</a> Biomaterials. 25, 1039-1047 (2004).</li><li>Wierzbicka-Patynowski, I., Schwarzbauer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ins+and+outs+of+fibronectin+matrix+assembly.">The ins and outs of fibronectin matrix assembly.</a> Journal of Cell Science. 116, 3269-3276 (2003).</li><li>Mosher, D. F., Johnson, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+formation+of+disulfide-bonded+fibronectin+multimers.">In vitro formation of disulfide-bonded fibronectin multimers.</a> Journal of Biological Chemistry. 258, 6595-6601 (1983).</li><li>Little, W. C., Smith, M. L., Ebneter, U., Vogel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assay+to+mechanically+tune+and+optically+probe+fibrillar+fibronectin+conformations+from+fully+relaxed+to+breakage.">Assay to mechanically tune and optically probe fibrillar fibronectin conformations from fully relaxed to breakage.</a> Matrix Biology. 27, 451-461 (2008).</li><li>Ulmer, J., Geiger, B., Spatz, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-induced+fibronectin+fibrillogenesis+in+vitro.">Force-induced fibronectin fibrillogenesis in vitro.</a> Soft Matter. 4, 1998-2007 (2008).</li><li>Klotzsch, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibronectin+forms+the+most+extensible+biological+fibers+displaying+switchable+force-exposed+cryptic+binding+sites.">Fibronectin forms the most extensible biological fibers displaying switchable force-exposed cryptic binding sites.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. , (2009).</li><li>Feinberg, A. W., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Initiated+Assembly+of+Protein+Nanofabrics.">Surface-Initiated Assembly of Protein Nanofabrics.</a> Nano Letters. 10, 2184-2191 (2010).</li><li>Deravi, L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+Contributions+of+Conformation+Extension+and+Domain+Unfolding+to+Properties+of+Fibronectin+Nanotextiles.">Differential Contributions of Conformation Extension and Domain Unfolding to Properties of Fibronectin Nanotextiles.</a> Nano Letters. 12, 5587-5592 (2012).</li><li>Shen, K., Qi, J., Kam, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+Printing+of+Proteins+for+Cell+Biology.">Microcontact Printing of Proteins for Cell Biology.</a> J Vis Exp. , 1065 (2008).</li><li>Vogel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanotransduction+Involving+Multimodular+Proteins:+Converting+Force+into+Biochemical+Signals.">Mechanotransduction Involving Multimodular Proteins: Converting Force into Biochemical Signals.</a> Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 35, 459-488 (2006).</li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

طريقة SIA المقدمة هنا يقلد الخلية بوساطة تجميع مصفوفة وتمكن هندسة ECM البروتين وألياف النانو النانو مع حجم الانضباطي والتنظيم والتكوين. في حين لم تكن متطابقة إلى ECM-لدت الخلية، SIA يخلق ECM تتكون من البروتين الألياف النانوية التي تخضع للطي 20 عكسها / تتكشف خلال سلالة ا...

وتتكون المصفوفة خارج الخلية (ECM) في أنسجة متعددة الوظائف البروتينات المشاركة في تنظيم الفيزيائية والكيميائية للعمليات الخلية متعددة بما في ذلك التصاق، والانتشار، والتمايز، وموت الخلايا المبرمج 1-3. يتم تصنيعه في ECM، وتجميعها، والذي نظمته الخلايا والألياف البروتين المكونة لها تركيبة فريدة من نوعها، وحجم الألياف، وهندستها المعمارية المترابطة التي تختلف مع نوع الأنسجة والمرحلة التنموية. وقد أظهرت الأعمال الأخيرة أن ECM يمكن أن توفر العظة مفيدة لتوجيه الخلايا لتشكيل الأنسجة المهندسة 4، مما يدل على أن تلخص في ECM من حيث تكوينها وهيكلها قد تمكن من وضع المواد بيوميمتيك لتطبيقات هندسة الأنسجة والتكنولوجيا الحيوية. وقد تم تطوير عدد من الأساليب لتصنيع السقالات هندسة البوليمر التي يمكن أن تحاكي جوانب ECM في الأنسجة. على سبيل المثال، وelectrospinning المرحلة separأوجه أثبتت كل من القدرة على تشكيل المصفوفات التي يسهل اختراقها من الألياف بأقطار تتراوح بين عشرات ميكرومتر وصولا الى عشرات نانومتر 5-7. وقد أظهرت كل من التقنيات أيضا أن المصفوفات التي يسهل اختراقها للغاية من ألياف النانو يمكن أن تدعم التصاق الخلية والتسلل إلى السقالة 8. ومع ذلك، هذه المناهج تقتصر في هندستها الألياف والتوجهات و3D أبنية المحتملة التي يمكن أن تنشأ. Electrospinning تنتج عادة السقالات مع ألياف إما موجهة بشكل عشوائي أو الانحياز للغاية في حين أن مرحلة الانفصال تنتج السقالات بألياف موجهة بشكل عشوائي. وهناك أيضا قيود على المواد، وعادة ما تستخدم مع البوليمرات الاصطناعية الباحثين، مثل بولي (ε-caprolactone) (8) وبولي (حمض اللبنيك المشترك، الجليكوليك) 9، والتي هي المغلفة في وقت لاحق مع بروتينات ECM لتعزيز التصاق الخلية. وتستخدم البوليمرات الحيوية الطبيعية أيضا، بما في ذلك نوع الكولاجين أنا 10، والجيلاتين 11، 12 الفيبرينوجين،الشيتوزان 13، والحرير 14، ولكن لا تمثل سوى مجموعة فرعية صغيرة من البروتينات الموجودة في الأنسجة الأصلية. معظم الأنسجة تحتوي على الوسط أكبر من البروتينات والسكريات بما في ذلك ECM فبرونيكتين (FN)، laminin (LN)، ونوع الكولاجين الرابع وحمض الهيالورونيك التي يصعب أو يستحيل افتعال ألياف النانو باستخدام الأساليب القائمة. لمواجهة هذا التحدي، فقد ركزنا جهودنا البحثية على محاكاة طريقة تجميع الخلايا وتجميع وتنظيم الألياف البروتين ECM في محيطهم. في حين أن عملية تكون اللييفات معين يختلف عن البروتينات ECM مختلفة، وعادة ما يتم تشغيل تغيير متعلق بتكوين جزئي في جزيء البروتين ECM من قبل الأنزيمية أو التفاعل بوساطة مستقبلات، الذي يعرض مواقع التجميع الذاتي خفي. نحن هنا استخدام FN كنظام نموذج لفهم أفضل لعملية اللييفات. لفترة وجيزة، homodimers FN ربط إنتغرين المستقبلات على سطح الخلية عبر تسلسل الأحماض الأمينية RGD في نوع 10 IIأكرر حدة. مرة واحدة ملزمة، وبصرف النظر لل integrins التحرك عبر أكتوميوزين الانكماش وتتكشف dimers FN لفضح مواقع التجميع الذاتي خفي. تعرض هذه المواقع ملزمة FN-FN تمكن dimers FN لتجميع الى يفية غير قابلة للذوبان الحق على سطح الخلية 15. وقد أثبت العمل في أنظمة خالية من الخلايا أن مواقع ملزمة FN-FN خفي يمكن كشف من خلال تتكشف باستخدام denaturants 16 أو التوتر السطحي في ل-السائل الصلبة واجهة الهواء 17-19. ومع ذلك، يتم تقييد الألياف FN إنشاؤها بواسطة هذه التقنيات إلى أحجام الألياف محددة وهندستها وعادة ما تكون منضمة إلى السطح. نحن هنا تصف وصف التجمع بمبادرة سطح النهج (SIA) 20 أن يتغلب على هذه القيود من خلال الاستفادة من التفاعلات بروتين السطح لخلق بذاتها غير قابلة للذوبان ألياف النانو، nanofabrics (أوراق 2D) والنانو أخرى تتكون من البروتينات ECM واحدة أو متعددة (الشكل 1 ). في هذه الصفحةrocess، وكثف من البروتينات ECM المدمجة، والتشكل كروية في حل والتشويه والتحريف جزئيا (كشف) في الصعود إلى منقوشة، polydimethylsiloxane مسعور (PDMS) ختم. ثم يتم تحويل البروتينات ECM في هذه الولاية على بولي حراريا استجابة (N-isopropylacrylamide) (PIPAAm) السطح من خلال microcontact الطباعة 22. عندما رطب مع 40 درجة مئوية الماء يبقى PIPAAm صلبة، ولكن عندما تبرد إلى 32 درجة مئوية فإنه يمر من خلال درجة حرارة المحلول أقل الحرجة (LCST) حيث يصبح ماء، تتضخم مع الماء ثم يذوب، والإفراج عن النانو ECM تجميعها الخروج من السطح. يوفر طريقة SIA السيطرة على أبعاد بدقة نانومتر النطاق. من خلال التحكم في المعايير الأساسية مثل تكوين، والهندسة الألياف، والهندسة المعمارية، فمن الممكن أن ألخص العديد من الخصائص من ECM وجدت في الجسم الحي، ووضع السقالات المتقدمة لتطبيقات هندسة الأنسجة والتكنولوجيا الحيوية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="651">
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Poly(N-isopropylacrylamide) / PIPAAm</td>
			<td style="width:145px;">Polysciences</td>
			<td style="width:123px;">21458-10</td>
			<td style="width:167px;">40,000 Mw</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Sylgard 184 Silicone kit (PDMS)</td>
			<td style="width:145px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;">Mix 10 parts base with 1 part curing agent.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Butanol</td>
			<td style="width:145px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Fibronectin</td>
			<td style="width:145px;">BD biosciences</td>
			<td style="width:123px;">354008</td>
			<td style="width:167px;">Human, 1mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Laminin</td>
			<td style="width:145px;">BD biosciences</td>
			<td style="width:123px;">354239</td>
			<td style="width:167px;">Ultrapure, mouse, 1mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Negative Photoresist</td>
			<td style="width:145px;">Microchem</td>
			<td style="width:123px;">SU8-2015</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">SU8 Developer</td>
			<td style="width:145px;">Microchem</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:216px;">Sonicator Branson M3510</td>
			<td style="width:145px;">Branson Ultrasonic Corporation</td>
			<td style="width:123px;">CPN-952-318</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:216px;">Thinky ARE-250 Mixer</td>
			<td style="width:145px;">Thinky Corporation</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Spincoater</td>
			<td style="width:145px;">Specialty Coating Systems</td>
			<td style="width:123px;">G3P-8</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Glass cover 25mm diameter, No 1.5</td>
			<td style="width:145px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">12-545-86</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ecm protein nanofibers and nanostructures engineered using surface-initiated assembly

ويتم تصنيع المصفوفة خارج الخلية (ECM) في الأنسجة وتجميعها من قبل الخلايا لتشكيل ييفي 3D، شبكة البروتين مع تنظيم محكم قطر الألياف وتكوينها وتنظيمها. بالإضافة إلى توفير الدعم الهيكلي، والخصائص الفيزيائية والكيميائية للECM تلعب دورا هاما في العمليات الخلوية متعددة بما في ذلك التصاق، والتمايز، وموت الخلايا المبرمج. في الجسم الحي، يتم تجميعها في ECM من خلال تعريض خفي التجميع الذاتي (اللييفات) مواقع داخل البروتينات . هذه العملية تختلف عن البروتينات المختلفة، ولكن فبرونيكتين (FN) اللييفات هو، تتميز بشكل جيد ويخدم كنظام نموذج لبوساطة خلية التجمع ECM. على وجه التحديد، وخلايا المستقبلات استخدام إنتغرين على غشاء الخلية لربط dimers FN والقوات مقلص ولدت أكتوميوزين تتكشف وفضح مواقع الربط لتجميع ألياف غير قابلة للذوبان في. هذه العملية بوساطة مستقبلات الخلايا تمكن لتجميع وتنظيم ECM من الأنسجة الخلوية لهيئة السلع التموينيةليه. هنا، نقدم طريقة تسمى بمبادرة سطح التجمع (SIA)، والذي يلخص الخلية بوساطة تجميع مصفوفة باستخدام تفاعلات البروتين على سطح تتكشف البروتينات ECM وتجميعها إلى ألياف غير قابلة للذوبان. الأولى، وكثف البروتينات ECM الصعود إلى polydimethylsiloxane مسعور (PDMS) السطح حيث أنها تفسد جزئيا (تتكشف) وفضح المجالات ملزمة خفي. ثم يتم تحويل البروتينات تكشفت في واضحة المعالم الدقيقة وnanopatterns من خلال microcontact الطباعة على بولي حراريا استجابة (N-isopropylacrylamide) (PIPAAm) السطح. حل أثار حراريا للPIPAAm يؤدي إلى التجميع النهائي وإطلاق سراح غير قابلة للذوبان ألياف النانو البروتين ECM والنانو مع هندستها واضحة المعالم. أبنية معقدة ممكنة عن طريق الهندسة تعريف أنماط على الطوابع PDMS تستخدم لmicrocontact الطباعة. بالإضافة إلى FN، ويمكن استخدام عملية SIA مع laminin، الفيبرينوجين والكولاجين النوع الأول والرابع لخلق متعددة المكونات النانوية ECMتوريس. وبالتالي، SIA يمكن استخدامها لهندسة المواد القائمة على البروتين ECM مع مراقبة دقيقة على تكوين البروتين، والألياف وهندسة العمارة السقالة من أجل تلخيص هيكل وتكوين ECM في الجسم الحي.

SIA قادر على ألياف النانو الهندسة ECM البروتين مع مراقبة دقيقة على أبعاد الألياف. لإثبات ذلك، ومنقوشة صفائف من ألياف النانو FN مع أبعاد مستو من 50 × 20 ميكرون على ساترة PIPAAm المغلفة (الشكل 2A). عند الإفراج عنهم، تعاقدت ألياف لأنهم كانوا تحت الضغط قبل المتأصلة عند منقو...

Watch this Scientific Journal Video about ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly at JoVE.com

ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

ووصف طريقة للحصول على ألياف النانو والنانو معقدة من واحد أو عدة البروتينات المصفوفة خارج الخلية. يستخدم هذا الأسلوب تفاعلات البروتين السطحي لخلق مواد البروتين على أساس قائمة بذاتها مع تكوين الانضباطي والهندسة المعمارية لاستخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات هندسة الأنسجة والتكنولوجيا الحيوية.

ألياف النانو البروتين ECM والنانو المهندسة طريق الجمعية بمبادرة السطحية

The extracellular matrix (ECM) in tissues is synthesized and assembled by cells to form a 3D fibrillar, protein network with tightly regulated fiber ...

ecm-protein-nanofibers-nanostructures-engineered-using-surface

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.4K Views.  Carnegie Mellon University.  ووصف طريقة للحصول على ألياف النانو والنانو معقدة من واحد أو عدة البروتينات المصفوفة خارج الخلية. يستخدم هذا الأسلوب تفاعلات البروتين السطحي لخلق مواد البروتين على أساس قائمة بذاتها مع تكوين الانضباطي والهندسة المعمارية لاستخدامها في مجموعة متنوعة ?...

Video: ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

Visualization of Recombinant DNA and Protein Complexes Using Atomic Force Microscopy

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On the end of the microscope's cantilever is a nano-scale probe, which traverses image areas ranging from nanometers to micrometers, measuring the elevation of macromolecules resting on the substrate surface at any given point. Electrostatic forces cause proteins, lipids, and nucleic acids to loosely attach to the substrate in random orientations and permit imaging. The generated data resemble a topographical map, where the macromolecules resolve as three-dimensional particles of discrete sizes (Figure 1) 1,2. Tapping mode AFM involves the repeated oscillation of the cantilever, which permits imaging of relatively soft biomaterials such as DNA and proteins. One of the notable benefits of AFM over other nanoscale microscopy techniques is its relative adaptability to visualize individual proteins and macromolecular complexes in aqueous buffers, including near-physiologic buffered conditions, in real-time, and without staining or coating the sample to be imaged. 
The method presented here describes the imaging of DNA and an immunoadsorbed transcription factor (i.e. the glucocorticoid receptor, GR) in buffered solution (Figure 2). Immunoadsorbed proteins and protein complexes can be separated from the immunoadsorbing antibody-bead pellet by competition with the antibody epitope and then imaged (Figure 2A). This allows for biochemical manipulation of the biomolecules of interest prior to imaging. Once purified, DNA and proteins can be mixed and the resultant interacting complex can be imaged as well. Binding of DNA to mica requires a divalent cation 3,such as Ni2+ or Mg2+, which can be added to sample buffers yet maintain protein activity. Using a similar approach, AFM has been utilized to visualize individual enzymes, including RNA polymerase 4 and a repair enzyme 5, bound to individual DNA strands. These experiments provide significant insight into the protein-protein and DNA-protein biophysical interactions taking place at the molecular level. Imaging individual macromolecular particles with AFM can be useful for determining particle homogeneity and for identifying the physical arrangement of constituent components of the imaged particles. While the present method was developed for visualization of GR-chaperone protein complexes 1,2 and DNA strands to which the GR can bind, it can be applied broadly to imaging DNA and protein samples from a variety of sources.

A tapping mode atomic force microscope (AFM) method for the visualization of plasmid DNA, cytoplasmic proteins, and DNA-protein complexes is described. The method includes alternate approaches for preparing samples for AFM imaging following biochemical manipulation. DNA containing specific protein interacting regions are observed in near-physiologic buffer conditions.

التصور من الحمض النووي المؤتلف والمجمعات البروتين باستخدام الميكروسكوب القوة الذرية

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On ...

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological research. Perhaps the most widely used physical force to achieve noninvasive manipulation of small particles has been dielectrophoresis(DEP).1 However, DEP on its own lacks the versatility and precision that are desired when manipulating cells since it is traditionally done with stationary electrodes. Optical tweezers, which utilize a three dimensional electromagnetic field gradient to exert forces on small particles, achieve this desired versatility and precision.2 However, a major drawback of this approach is the high radiation intensity required to achieve the necessary force to trap a particle which can damage biological samples.3 A solution that allows trapping and sorting with lower optical intensities are optoelectronic tweezers (OET) but OET's have limitations with fine manipulation of small particles; being DEP-based technology also puts constraint on the property of the solution.4,5
This video article will describe two methods that decrease the intensity of the radiation needed for optical manipulation of living cells and also describe a method for orientation control. The first method is plasmonic tweezers which use a random gold nanoparticle (AuNP) array as a substrate for the sample as shown in Figure 1. The AuNP array converts the incident photons into localized surface plasmons (LSP) which consist of resonant dipole moments that radiate and generate a patterned radiation field with a large gradient in the cell solution. Initial work on surface plasmon enhanced trapping by Righini et al and our own modeling have shown the fields generated by the plasmonic substrate reduce the initial intensity required by enhancing the gradient field that traps the particle.6,7,8 The plasmonic approach allows for fine orientation control of ellipsoidal particles and cells with low optical intensities because of more efficient optical energy conversion into mechanical energy and a dipole-dependent radiation field. These fields are shown in figure 2 and the low trapping intensities are detailed in figures 4 and 5. The main problems with plasmonic tweezers are that the LSP's generate a considerable amount of heat and the trapping is only two dimensional. This heat generates convective flows and thermophoresis which can be powerful enough to expel submicron particles from the trap.9,10 The second approach that we will describe is utilizing periodic dielectric nanostructures to scatter incident light very efficiently into diffraction modes, as shown in figure 6.11 Ideally, one would make this structure out of a dielectric material to avoid the same heating problems experienced with the plasmonic tweezers but in our approach an aluminum-coated diffraction grating is used as a one-dimensional periodic dielectric nanostructure. Although it is not a semiconductor, it did not experience significant heating and effectively trapped small particles with low trapping intensities, as shown in figure 7. Alignment of particles with the grating substrate conceptually validates the proposition that a 2-D photonic crystal could allow precise rotation of non-spherical micron sized particles.10 The efficiencies of these optical traps are increased due to the enhanced fields produced by the nanostructures described in this paper.

Plasmonic tweezers and photonic crystal nanostructures are shown to produce useful enhancements in the efficiency and orientation control of optically trapping micro- and nano-particles.

الاستفادة من النانو كريستال Plasmonic والضوئية لتعزيز التلاعب الصغرى ، والجسيمات النانوية

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

التوليف ، والجمعية ، وتوصيف أحادي الطبقة المحمية الجسيمات النانوية الذهبية للأفلام كهربية البروتين أحادي الطبقة

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Engineered Vascularized Muscle Flap

One of the main factors limiting the thickness of a tissue construct and its consequential viability and applicability in vivo, is the control of oxygen supply to the cell microenvironment, as passive diffusion is limited to a very thin layer. Although various materials have been described to restore the integrity of full-thickness defects of the abdominal wall, no material has yet proved to be optimal, due to low graft vascularization, tissue rejection, infection, or inadequate mechanical properties. This protocol describes a means of engineering a fully vascularized flap, with a thickness relevant for muscle tissue reconstruction. Cell-embedded poly L-lactic acid/poly lactic-co-glycolic acid constructs are implanted around the mouse femoral artery and vein and maintained in vivo for a period of one or two weeks. The vascularized graft is then transferred as a flap towards a full thickness defect made in the abdomen. This technique replaces the need for autologous tissue sacrifications and may enable the use of in vitro engineered vascularized flaps in many surgical applications.

To date, thick tissue defects are typically reconstructed by applying autologous tissue flaps or engineered tissues. In this protocol, we present a new method for engineering vascularized tissue flap bearing an autologous pedicle, to serve as a substitute to autologous flaps.

المهندسة أوعية دموية العضلات رفرف

One of the main factors limiting the thickness of a tissue construct and its consequential viability and applicability in vivo, is the control of oxygen ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass based substrates, and hydrogel-based tube formation assays. These assays, while informative, do not recapitulate lumen geometry, proper extracellular matrix, and multi-cellular proximity, which play key roles in modulating vascular function. This manuscript describes an injection molding method to generate engineered vessels with diameters on the order of 100 &#181;m. Microvessels are fabricated by seeding endothelial cells in a microfluidic channel embedded within a native type I collagen hydrogel. By incorporating parenchymal cells within the collagen matrix prior to channel formation, specific tissue microenvironments can be modeled and studied. Additional modulations of hydrodynamic properties and media composition allow for control of complex vascular function within the desired microenvironment. This platform allows for the study of perivascular cell recruitment, blood-endothelium interactions, flow response, and tissue-microvascular interactions. Engineered microvessels offer the ability to isolate the influence from individual components of a vascular niche and precisely control its chemical, mechanical, and biological properties to study vascular biology in both health and disease.

This manuscript presents an injection molding method to engineer microvessels that recapitulate physiological properties of endothelium. The microfluidic-based process creates patent 3D vascular networks with tailorable conditions, such as flow, cellular composition, geometry, and biochemical gradients. The fabrication process and examples of potential applications are described.

Micropatterning وجمعية Microvessels 3D

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Scaling of Engineered Vascular Grafts Using 3D Printed Guides and the Ring Stacking Method

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, engineered grafts offer great potential for patient treatment. However, engineered vascular grafts are generally not easily scalable, requiring manufacture of custom molds or polymer tubes in order to customize to different sizes, constituting a time-consuming and costly practice. Human arteries range in lumen diameter from about 2.0-38 mm and in wall thickness from about 0.5-2.5 mm. We have created a method, termed the "Ring Stacking Method," in which variable size rings of tissue of the desired cell type, demonstrated here with vascular smooth muscle cells (SMCs), can be created using guides of center posts to control lumen diameter and outer shells to dictate vessel wall thickness. These tissue rings are then stacked to create a tubular construct, mimicking the natural form of a blood vessel. The vessel length can be tailored by simply stacking the number of rings required to constitute the length needed. With our technique, tissues of tubular forms, similar to a blood vessel, can be readily manufactured in a variety of dimensions and lengths to meet the needs of the clinic and patient.

Scalable engineered blood vessels would improve clinical applicability. Using easily sizable 3D-printed guides, rings of vascular smooth muscle were created and stacked into a tubular form, forming a vascular graft. Grafts can be sized to meet the range of human coronary artery dimensions by simply changing the 3D-printed guide size.

التحجيم من المهندسة الطعوم الأوعية الدموية عن طريق 3D مطبوعة أدلة والطوق زرع الطريقة

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, ...

Nondestructive Monitoring of Degradable Scaffold-Based Tissue-Engineered Blood Vessel Development Using Optical Coherence Tomography

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial bypass. Characterization of the growth dynamics and remodeling process of degradable polymer scaffold-based tissue-engineered blood vessels (TEBVs) with pulsatile stimulation is crucial for vascular tissue engineering. Optical imaging techniques stand out as powerful tools for monitoring vascularization of engineered tissue enabling high-resolution imaging in real-time culture. This paper demonstrates a nondestructive and fast real-time imaging strategy to monitor the growth and remodeling of TEBVs in long-term culture by using optical coherence tomography (OCT). Geometric morphology is evaluated, including vascular remodeling process, wall thickness, and comparison of TEBV thickness in different culture time points and presence of pulsatile stimulation. Finally, OCT provides practical possibilities for real-time observation of the degradation of polymer in the reconstructing tissues under pulsatile stimulation or not and in each vessel segment, by compared with the assessment of polymer degradation using scanning electron microscopic(SEM) and polarized microscope.

A step by step protocol for nondestructive and long-period monitoring the process of vascular remodeling and scaffold degradation in real-time culture of biodegradable polymeric scaffold-based tissue-engineered blood vessels with pulsatile stimulation using optical coherence tomography is described here.

رصد غير تدميري التنمية القابلة للتحلل القائم على سقالة هندسيا أنسجة الأوعية الدموية باستخدام التصوير المقطعي التماسك البصري

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial ...

Tissue-Engineered Graft for Circumferential Esophageal Reconstruction in Rats

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant technique with nutritional support. Recently, there have been many attempts at esophageal tissue engineering, but the success rate has been limited due to difficulty in early epithelization in the special environment of peristalsis. Here, we developed an artificial esophagus that can improve the regeneration of the esophageal mucosa and muscle layers through a two-layered tubular scaffold, a mesenchymal stem cell-based bioreactor system, and a bypass feeding technique with modified gastrostomy. The scaffold is made of polyurethane (PU) nanofibers in a cylindrical shape with a three-dimensional (3D) printed polycaprolactone strand wrapped around the outer wall. Prior to transplantation, human-derived mesenchymal stem cells were seeded into the lumen of the scaffold, and bioreactor cultivation was performed to enhance cellular reactivity. We improved the graft survival rate by applying surgical anastomosis and covering the implanted prosthesis with a thyroid gland flap, followed by temporary nonoral gastrostomy feeding. These grafts were able to recapitulate the findings of initial epithelialization and muscle regeneration around the implanted sites, as demonstrated by histological analysis. In addition, increased elastin fibers and neovascularization were observed in the periphery of the graft. Therefore, this model presents a potential new technique for circumferential esophageal reconstruction.

Esophageal reconstruction is a challenging procedure, and development of a tissue-engineered esophagus that enables regeneration of esophageal mucosa and muscle and that can be implanted as an artificial graft is necessary. Here, we present our protocol to generate an artificial esophagus, including scaffold manufacturing, bioreactor cultivation, and various surgical techniques.

الترقيع المهندس بالأنسجة لإعادة بناء المريء المحيطي في الفئران

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant ...

Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated media. In this article, we describe detailed protocols that enable the construction of nanofiber architectures in organic solvent mixtures through the self-assembly of uniquely addressable, single-stranded, gamma-modified peptide nucleic acid (&#947;PNA) tiles. Each single-stranded tile (SST) is a 12-base &#947;PNA oligomer composed of two concatenated modular domains of 6 bases each. Each domain can bind to a mutually complimentary domain present on neighboring strands using programmed complementarity to form nanofibers that can grow to microns in length. The SST motif is made of 9 total oligomers to enable the formation of 3-helix nanofibers. In contrast with analogous DNA nanostructures, which form diameter-monodisperse structures, these &#947;PNA systems form nanofibers that bundle along their widths during self-assembly in organic solvent mixtures. Self-assembly protocols described here therefore also include a conventional surfactant, Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), to reduce bundling effects.

This article provides protocols for the design and self-assembly of nanostructures from gamma-modified peptide nucleic acid oligomers in organic solvent mixtures.

التجميع الذاتي للأحماض الببتيد النيوية المعدلة بأشعة غاما في الهياكل النانوية المعقدة في مخاليط المذيبات العضوية

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated ...

Rapid Assembly of Multi-Gene Constructs using Modular Golden Gate Cloning

The Golden Gate cloning method enables the rapid assembly of multiple genes in any user-defined arrangement. It utilizes type IIS restriction enzymes that cut outside of their recognition sites and create a short overhang. This modular cloning (MoClo) system uses a hierarchical workflow in which different DNA parts, such as promoters, coding sequences (CDS), and terminators, are first cloned into an entry vector. Multiple entry vectors then assemble into transcription units. Several transcription units then connect into a multi-gene plasmid. The Golden Gate cloning strategy is of tremendous advantage because it allows scar-less, directional, and modular assembly in a one-pot reaction. The hierarchical workflow typically enables the facile cloning of a large variety of multi-gene constructs with no need for sequencing beyond entry vectors. The use of fluorescent protein dropouts enables easy visual screening. This work provides a detailed, step-by-step protocol for assembling multi-gene plasmids using the yeast modular cloning (MoClo) kit. We show optimal and suboptimal results of multi-gene plasmid assembly and provide a guide for screening for colonies. This cloning strategy is highly applicable for yeast metabolic engineering and other situations in which multi-gene plasmid cloning is required.

The goal of this protocol is to provide a detailed, step-by-step guide for assembling multi-gene constructs using the modular cloning system based on Golden Gate cloning. It also gives recommendations on critical steps to ensure optimal assembly based on our experiences.

التجميع السريع للبنى متعددة الجينات باستخدام استنساخ البوابة الذهبية المعيارية

The Golden Gate cloning method enables the rapid assembly of multiple genes in any user-defined arrangement. It utilizes type IIS restriction enzymes that ...