A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
המוצג כאן הוא שיטה עבור ביופסיה 3D של ג'לטין מתיאקריל.
מתיונין ג'לטין (GelMA) הפך להיות ברמה פופולרית בתחום הביוגלוטינג. הנגזרת של חומר זה הוא ג'לטין, אשר הידרוליזה מ יונק הקולגן. ולכן, מוטיבים של ארגיטין-גליצין-אספפטיק (RGD) והמוטיבים המטרה של מטריקס מטאלופרוטאז (MMP) נשארים על הרשתות המולקולריות, המסייעות להשיג את הקבצים המצורפים והשפלה. יתר על כן, תכונות היווצרות של GelMA הם צדדי. קבוצות התיאקרילאמיד מאפשרות לחומר להיות מחובר במהירות באמצעות הקרנה קלה בנוכחות פוטויזם. לכן, זה הגיוני מאוד להקים שיטות מתאימות לסינתזה תלת מימדי (3D) מבנים עם החומר הזה מבטיח. עם זאת, צמיגות נמוכה מגבילה את ההדפסה של GelMA. המוצגים כאן הם שיטות לביצוע הביוביטינג 3D של GelMA הידרוג, כלומר הייצור של מיקרוספירות GelMA, סיבי GelMA, מבנים מורכבים GelMA, ו-GelMA מבוססי שבבי מיקרופלואידיג. המבנים המתקבלים והביותאימות של החומרים, כמו גם שיטות ההדפסה נדונים. הוא האמין כי פרוטוקול זה עשוי לשמש גשר בין הסמנים שהוחלו קודם לכן GelMA, כמו גם לתרום הקמתה של מבוססי GelMA ארכיטקטורות תלת-ממד עבור יישומים ביו.
הידרולים נחשבים לחומר מתאים בתחום הביואבריאציה1,2,3,4. ביניהם, הג מתיונין (GelMA) הפך לאחד הסמנים המגוונים ביותר, הציע בתחילה ב 2000 על ידי ואן דן בולק ואח '5. GelMA מסונתז על ידי תגובה ישירה של ג'לטין עם מתיונין אנהידריד (MA). הג, שהוא ידרוליזה על ידי הקולגן יונק, מורכב מוטיבים היעד של מטריקס מטפרוטאינאז (mmp). כך, באופן מתורבת תלת מימדי (3D) רקמה מודלים שהוקמה על ידי GelMA יכול בצורה אידיאלית לחקות את האינטראקציות בין תאים מטריצה מגלונת (ECM) ב vivo. יתר על כן, arginine-גליצין-aspartic חומצה (RGD) רצפים, אשר נעדרים כמה הידרולים אחרים כגון alginates, להישאר על השרשראות המולקולריות של GelMA. זה מאפשר להגשים את ההחזקה של התאים המכוומים בתוך הרשתות ההידרוג'ל6. בנוסף, יכולת היווצרות של GelMA מבטיח. הקבוצות של מתיאקרילאמיד על הרשתות המולקולריות של GelMA מגיבים עם מאתחל התמונה בתנאי תגובה מתונים ויוצרים קשרים בעלי קשר עם חשיפה להקרנה קלה. לכן, המבנים המודפסים יכולים להיות מקושרים במהירות כדי לשמור על הצורות המתוכננות באופן פשוט.
בהתבסס על מאפיינים אלה, סדרה של שדות לנצל GelMA לבצע יישומים שונים, כגון הנדסת רקמות, ניתוח ציטולוגיה בסיסי, הקרנת תרופות, ביוחישה. בהתאם, אסטרטגיות ייצור שונות הוכחו גם7,8,9,10,11,12,13,14. עם זאת, הוא עדיין מאתגר לבצע ביוריטינג תלת-ממדי מבוסס על GelMA, אשר בשל תכונותיו הבסיסיות. GelMA הוא חומר רגיש לטמפרטורה. במהלך תהליך ההדפסה, הטמפרטורה של אווירת ההדפסה צריכה להיות נשלטת בקפדנות על מנת לשמור על המצב הפיזי של הביודיו. חוץ מזה, צמיגות של gelma הוא בדרך כלל נמוך יותר הידרוג'לים נפוצים אחרים (כלומר, alginate, chitosan, חומצה יאלורונית, וכו '). עם זאת, מכשולים אחרים מתמודדים כאשר בונים ארכיטקטורות תלת-ממד עם חומר זה15.
מאמר זה מסכם מספר גישות עבור ביופסיה תלת-ממדית של GelMA המוצעים על ידי המעבדה שלנו ומתארת את הדגימות המודפסות (כלומר, סינתזה של מיקרוספירות GelMA, סיבי GelMA, מבנים מורכבים GelMA, ושבבי מיקרופלואידיג מבוססי GelMA). כל שיטה יש פונקציות מיוחדות ניתן לאמץ במצבים שונים עם דרישות שונות. המיקרוספירות של GelMA נוצרות על ידי מודול חשמלי, היוצר כוח חשמל חיצוני נוסף כדי לכווץ את גודל ה-droplet. במונחים של סיבים GelMA, הם הבלטת ידי ביופסיה קואקסיאליים בעזרת זרבובית הנתרן הצמיגה. בנוסף, הקמתה של מבנים תלת ממדיים מורכבים מושגת עם עיבוד אור דיגיטלי (DLP) ביוריקטר. בסופו של דבר, האסטרטגיה פעמיים מקשרת מוצעת לבניית שבבי מיקרופלואידיג מבוססי GelMA, שילוב של GelMA הידרוג'ל ושבבי מיקרופלואידיג מסורתיים. הוא האמין כי פרוטוקול זה הוא סיכום משמעותי של האסטרטגיות GelMA הביוריטינג המשמשים במעבדה שלנו יכול לעורר חוקרים אחרים בתחומים יחסיים.
1. תא מקולף
2. הייצור של מיקרוספירות גלמה
3. ייצור סיבי גלמה
4. הייצור של מבנים 3D GelMA מורכבים
הערה: איור 3A מציג את הסקיצה הייצור של מבנה Gelma מורכבים 3d.
5. ייצור שבבי מיקרופלואידיג מבוססי גלמא
הערה: איור 4מראה את הסקיצה הייצור של שבב מיקרופלואידיג מבוססי gelma.
במהלך הייצור של מיקרוספירות גלמה, טיפות GelMA הופרדו מכוח השדה החשמלי החיצוני. כאשר טיפות ירד לתוך שמן סיליקון מקבל, הם נשארו צורת ספרואיד סטנדרטי ללא זנבות. הסיבה לכך היא טיפות GelMA בשלב מימית, בעוד שמן הסיליקון היה בשלב הנפט. מתח פני השטח שנוצר בין שני השלבים גרם לטיפות GelMA לשמור על צורה סטנדר?...
מאמר זה מתאר מספר אסטרטגיות להרכיבו מבנים תלת-ממדיים של GelMA, כלומר מיקרוספירות GelMA, סיבי GelMA, מבנים מורכבים של GelMA ושבבי מיקרופלואידיג מבוססי-GelMA. GelMA מבטיחה את יכולת ההתאמה הביויולית והיווצרות ומשמשת רבות בתחום הביו-המבנה. מבנים microsphere מתאימים שחרור התרופה מבוקרת, רקמה culturing, והזרקה לתוך אור?...
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו הייתה בחסות תוכנית המחקר ופיתוח המפתח הלאומי של סין (2018YFA0703000), הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (No. U1609207, 81827804), קרן המדע עבור קבוצות מחקר יצירתי של המדע הטבעי הלאומי קרן סין (מס ' 51821093).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 μm filter membrane | Millipore | ||
2-(4-amidinophenyl)-6-indolecarbamidine dihydrochloride (DAPI) | Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China | ||
3D bioprinter | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
405nm wavelength light | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
co-axial nozzle | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
confocal fluorescence microscope | OLYMPUS FV3000 | ||
digital light processing (DLP) bioprinter | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
DLP printer | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium with L-glutamine (DMEM/F-12) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
EFL Software | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
fetal bovine serum (FBS) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
gelatin | Sigma-Aldrich, Shanghai, China | ||
gelatin methacryloyl (GelMA) | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
high voltage power | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
lithium phenyl-2, 4, 6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
paraformaldehyde | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
penicillin/streptomycin | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
sodium alginate (Na-Alg) | Sigma-Aldrich, Shanghai, China | ||
TRITC phalloidin | Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China | ||
Triton X-100 | Solarbio Co., Ltd., Shanghai, China |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved