מחקר זה מומן על ידי מדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר של קנדה, המכון הקנדי לחקר הבריאות וקוויבק מרכז מחקר CHU דה.

<ol>
	<li>Kim, B. S., Nikolovski, J., Bonadio, J., Smiley, E., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+smooth+muscle+tissues:+regulating+cell+phenotype+with+the+scaffold.">Engineered smooth muscle tissues: regulating cell phenotype with the scaffold.</a> Experimental cell research. 251, 318-328 (1999).</li><li>Heureux, N., McAllister, T. N., de la Fuente, H. 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-engineered+blood+vessel+for+adult+arterial+revascularization.">Tissue-engineered blood vessel for adult arterial revascularization.</a> The New England journal of medicine. 357 (14), 1451-1453 (2007).</li><li>Syedain, Z. H., Meier, L. A., Bjork, J. W., Lee, A., Tranquillo, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implantable+arterial+grafts+from+human+fibroblasts+and+fibrin+using+a+multi-graft+pulsed+flow-stretch+bioreactor+with+noninvasive+strength+monitoring.">Implantable arterial grafts from human fibroblasts and fibrin using a multi-graft pulsed flow-stretch bioreactor with noninvasive strength monitoring.</a> Biomaterials. 32 (3), 714-722 (2011).</li><li>Lee, C., Singla, A., Lee, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+applications+of+collagen.">Biomedical applications of collagen.</a> International journal of pharmaceutics. 221 (1-2), 1-22 (2001).</li><li>Couet, F., Rajan, N., Mantovani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macromolecular+biomaterials+for+scaffold-based+vascular+tissue+engineering.">Macromolecular biomaterials for scaffold-based vascular tissue engineering.</a> Macromolecular bioscience. 7 (5), 701-718 (2007).</li><li>Christiansen, D. L., Huang, E. K., Silver, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+type+I+collagen:+fusion+of+fibril+subunits+and+the+influence+of+fibril+diameter+on+mechanical+properties.">Assembly of type I collagen: fusion of fibril subunits and the influence of fibril diameter on mechanical properties.</a> Matrix Biology. 19 (5), 409-420 (2000).</li><li>Eppell, S. J., Smith, B. N., Kahn, H., Ballarini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano+measurements+with+micro-devices:+mechanical+properties+of+hydrated+collagen+fibrils.">Nano measurements with micro-devices: mechanical properties of hydrated collagen fibrils.</a> Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society. 3 (6), 117-121 (2006).</li><li>Lai, V. K., Lake, S. P., Frey, C. R., Tranquillo, R. T., Barocas, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+behavior+of+collagen-fibrin+co-gels+reflects+transition+from+series+to+parallel+interactions+with+increasing+collagen+content.">Mechanical behavior of collagen-fibrin co-gels reflects transition from series to parallel interactions with increasing collagen content.</a> Journal of biomechanical engineering. 134 (1), 011004 (2012).</li><li>Seliktar, D., Nerem, R. M., Galis, Z. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Matrix+Metalloproteinase-2+in+the+Remodeling+of+Cell-Seeded+Vascular+Constructs+Subjected+to+Cyclic+Strain.">The Role of Matrix Metalloproteinase-2 in the Remodeling of Cell-Seeded Vascular Constructs Subjected to Cyclic Strain.</a> Annals of Biomedical Engineering. 29 (11), 923-934 (2001).</li><li>Rajan, N., Habermehl, J., Cot&#233;, M. -. F., Doillon, C. J., Mantovani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+ready-to-use,+storable+and+reconstituted+type+I+collagen+from+rat+tail+tendon+for+tissue+engineering+applications.">Preparation of ready-to-use, storable and reconstituted type I collagen from rat tail tendon for tissue engineering applications.</a> Nature protocols. 1 (6), 2753-2758 (2006).</li><li>Kumar, V. A., Caves, J. M., 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=Collagen-Based+Substrates+with+Tunable+Strength+for+Soft+Tissue+Engineering.">Collagen-Based Substrates with Tunable Strength for Soft Tissue Engineering.</a> Biomaterials science. 1 (11), 1193-1202 (2013).</li><li>Li, S., Van Den Diepstraten, C., D&#8217;Souza, S. J., Chan, B. M. C., Pickering, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+smooth+muscle+cells+orchestrate+the+assembly+of+type+I+collagen+via+alpha2beta1+integrin,+RhoA,+and+fibronectin+polymerization.">Vascular smooth muscle cells orchestrate the assembly of type I collagen via alpha2beta1 integrin, RhoA, and fibronectin polymerization.</a> The American journal of pathology. 163 (3), 1045-1056 (2003).</li><li>Badylak, S. F., Freytes, D. O., Gilbert, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+matrix+as+a+biological+scaffold+material:+Structure+and+function.">Extracellular matrix as a biological scaffold material: Structure and function.</a> Acta biomaterialia. 5 (1), 1-13 (2009).</li><li>Engbers-Buijtenhuijs, P., Buttafoco, L., 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=Biological+characterisation+of+vascular+grafts+cultured+in+a+bioreactor.">Biological characterisation of vascular grafts cultured in a bioreactor.</a> Biomaterials. 27 (11), 2390-2397 (2006).</li><li>Cheung, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+culture+of+human+umbilical+vein+endothelial+cells+(HUVEC).">Isolation and culture of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC).</a> Current protocols in microbiology. 4, 4B (2007).</li><li>Seifu, D. G., Purnama, A., Mequanint, K., Mantovani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-diameter+vascular+tissue+engineering.">Small-diameter vascular tissue engineering.</a> Nature reviews. Cardiology. , (2013).</li><li>Weinberg, C., Bell, 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+blood+vessel+model+constructed+from+collagen+and+cultured+vascular+cells.">A blood vessel model constructed from collagen and cultured vascular cells.</a> Science. 231 (4736), 397-400 (1986).</li><li>Meghezi, S., Chevallier, P., Mantovani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+Mechanical+Properties+of+Collagen+Scaffolds+Should+Be+Tested+in+a+Pseudo-Physiological+Environment.">Why Mechanical Properties of Collagen Scaffolds Should Be Tested in a Pseudo-Physiological Environment.</a> Advanced Materials Research. 409, 158-163 (2011).</li><li>Tirella, A., Liberto, T., Ahluwalia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Riboflavin+and+collagen:+New+crosslinking+methods+to+tailor+the+stiffness+of+hydrogels.">Riboflavin and collagen: New crosslinking methods to tailor the stiffness of hydrogels.</a> Materials Letters. 74, 58-61 (2012).</li><li>Madhavan, K., Belchenko, D., Tan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+genipin+crosslinking+and+biomolecule+conditioning+in+collagen-based+biopolymer:+Potential+for+vascular+media+regeneration.">Roles of genipin crosslinking and biomolecule conditioning in collagen-based biopolymer: Potential for vascular media regeneration.</a> Journal of biomedical materials research. Part A. , 16-26 (2011).</li><li>Meghezi, S., Couet, F., Chevallier, P., Mantovani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+a+pseudophysiological+environment+on+the+elastic+and+viscoelastic+properties+of+collagen+gels.">Effects of a pseudophysiological environment on the elastic and viscoelastic properties of collagen gels.</a> International journal of biomaterials. 2012, 319290 (2012).</li></ol>

אין מימון התקבל מארגונים או גופים עם פוטנציאל לניגוד אינטרסים.

בקרב הקהילה של מהנדסי רקמת כלי דם, מאמצים אדירים שנעשו כדי לשחזר את שכבת תקשורת Tunica אחראית ליציבות המכנית של כלי דם 16. מאז עבודתו החלוצית של ויינברג ובל 17, קולגן כבר בשימוש נרחב כפיגום להנדסת רקמות כלי דם בגלל ההתאמה הביולוגית, הנכסים שאינם החיסוניים שלה והזמינות. עם זאת, השימוש בקולגן מהווה אתגר גדול לחוקרים, כחומר זה לא קל לטפל, בשל החוסר המהותי של קשיחות מכאנית. מניפולציות במהלך הכנת פיגום עלולות לגרום נזק לפיגומים, להתפשר לשימוש נוסף. הטכניקה המתוארת בעבודה זו מאפשרת: i) להנדס ג&#39;ל קולגן cellularized לגיאומטריה בצורת צינור; ii) להנדס רקמות ביולוגיות חזקים מספיק כדי להיות מטופלים לאחר תקופה קצרה סטטי התבגרות (1 או 2 שבועות); ג) כלתכונות מכאניות וviscoelastic sess של רקמות ביולוגיות כגון בצורת צינור ב-2 כיוונים. תאים בג&#39;ל לשחק תפקיד מפתח בשיפוץ מטריצת קולגן. במהלך תקופת ההתבגרות, SMCs ההתכווצות הוביל לדחיסה של ג&#39;לי מניב מבנה עם יציבות מכאנית גבוהה שיכול להיות מוערך בכיווני האורך והיקפיים. לאחר מכן, HUVECs זורעים בצד luminal של המבנים שנוצרו האנדותל הומוגנית ובת-קיימא, ובכך הוכיחו את התאמתו של ג&#39;ל קולגן עבור יישומי הנדסת רקמות וכלי דם. Bioreactor מוצג בעבודה זו תוכנן במיוחד כדי לספק סביבה אופטימלית לצמיחת תאים במהלך התבגרות סטטי. בנוסף, המכשירים שפותחו עבור האפיון של התכונות מכאניות וviscoelastic של המבנים נועדו במטרה להפחית את הנזק פוטנציאלי הגלום במניפולציה שלחומרים עדינים כזה. לפיכך, bioreactor סטטי היה מצויד במסנן 0.22 מיקרומטר וקרום מסנן על הכובע (שלב 1.1.2, איור 1 א ו- B) שאיפשר חילוף גזים בין מדיום התרבות בתוך המאגר והחממה, תוך שמירה על סביבת סטרילית תרבות. מחיצת luer בתחתית שימשה כנמל לדגימת מדיום תרבות ושינוי בתרבות סטטי. כמה צעדים קריטיים צריכים להיחשב במהלך ייצור מבנה ואפיונים. כל המניפולציות (שבוצעו בשלב 2.1.1 ובשלבים הבאים) שעשוי לשנות את העקרות של המערכת בוצעו במנדף הביולוגי סטרילי. תאים וג&#39;ל קולגן הכנת תערובת טופלה על קרח כדי לעכב את תהליך gelation (שלבים 2.1.4 ל2.1.7). בשלב 2.1.7, כל בועות אוויר כלואות בתערובת לפני gelation אזורי ריכוז לחץ פוטנציאליים שיכול לסכן את יםtability של המבנים. לכן, הסרת בועות אוויר כזה דורש מעט רועד ההרכבה או באמצעות ואקום רפואי במשך 3 דקות לdegasing בתנאים סטריליים. לבסוף, להתמודד עוצבו במיוחד לשמירה על הציר המרכזי בmandrel עובש הצינור במהלך gelation ולמאפשר מניפולציה עדינה של המבנים בקציר (הסרת mandrel, סעיף 2.4), לendothelialization, ועל מנת להקל על ההרכבה המערכת המכנית (בדיקות אורך). הפרוטוקול הנוכחי מציע גישה מקורית וקל לתהליך אלטרנטיבי של חיזוק מבני ג&#39;ל קולגן המבוססים על הפוטנציאל הגלום התכווצות הטבעית של SMCs. טכניקות נפוצות של חיזוק מטריצות קולגן כרוך בשימוש בסוכני crosslinking פיזיים וכימיים שיכולה להיות השפעות מזיקות על אינטראקציות תאי מטריצת 18-20. טכניקת הייצור מוצגת בעבודה זו מאפשרת לכוון את תהליך שיפוץ מונע תאים זו להניב מבנה רקמות מהונדסות עם תכונות מכאניות ממוקדות ללא כל טיפול פיזי או כימי. אפיון של תכונות מכאניות וviscoelastic של ג&#39;ל קולגן התייבשות הוא אתגר גדול. בפרספקטיבה זו, הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה פשוטה ויעילה מקורית להערכת התכונות מכאניות של רקמות רכות צינורי. אפיון זה יכול להתבצע לא רק בכיוון ההיקפי, אלא גם בכיוון האורך, ישירות על כל המבנה צינורי. במהלך אפיון מכאני, טמפרטורה, סביבה מימית, pH וחוזק יוני הם חלק מהגורמים הסביבתיים שידועים כי הם משפיעים על ההתנהגות המכנית של רקמות ביולוגיות 21 באופן דרסטי. לפיכך, העבודה הנוכחית מצביעה על הגדרה מקורית ופרוטוקול לאפיון המכני של רקמות ביולוגיות במאודפסאודו-פיזיולוגית לשחזור סביבה (תמיסת מלח על 37 מעלות צלזיוס וpH 7.4). למיטב ידיעתנו, של אפיון סוג זה דווח לא במקום אחר. לסיכום, הטכניקה המוצעת בעבודה זו מדגימה את הפוטנציאל הגבוה של ערבוב הישיר של תאים עם קולגן עבור יישומי הנדסת רקמות וכלי דם. שיטה זו ביחד עם תהליך האפיון וendothelialization המכני מהווה פרוטוקולים רבים ערכיים גבוהים. מכאן, דרך שינויים קלים של הסט-אפ ופרוטוקולים, תוך שמירה על אותו הרציונל, דרישות עיקריות לשווים רקמת כלי דם הנדסה ניתן לטפל כגון עיבוד מהיר ולא מסובך, כולל endothelialization, ואת האפשרות להיות משורבב למגוון רחב של רך רקמות עם אורכים ובקטרים ​​שונים. יתר על כן, ניתן לחקור סוגים שונים חסיד תא, חלבוני ECM וגיאומטריות יצוקות למספר applicati הממוקדתוספות, כגון גידי הנדסה, שתלי עור, כתמי לב, עצבים, בין יתר. למרות התכונות מכאניות של המבנים מעודדות, הם עדיין נמוכים יותר מאלה של רקמות ילידים. בהקשר זה, אנו מאמינים שתקופת התבגרות סטטי קצרה מאוד היא צעד חיוני לגירוי הדינמי לתוך bioreactor, ובכך מוביל לשלמות מבנית גבוהה ויציבות מכאנית. עם זאת, את האפשרות לייצר במהירות מבנים מבוסס קולגן cellularized רקמות מהונדסות מתאימה למכאני והיסטולוגית ניתוחים עושה bioreactor סטטי המתואר במסמך זה כלי שימושי ומבטיח לספק תובנה יחסי הגומלין בין תאים וECM במהלך צמיחה ושיפוץ, או אפילו ל לשמש כמודל לטיפולים ומערכות אספקת סמים.

הנדסת רקמות כלי דם חוזה אסטרטגיות שונות שמטרת הייצור של כלי מהונדסים, כוללים שתלים מבוססים על פיגומים סינטטיים, כלי דם רקמות מהונדסות מבוסס גיליון תא (TEBVs), ומטריצה ​​תאית (ECM) TEBVs מבוסס רכיבים. בין גישות אלה, פולימרים סינטטיים תערוכה תכונות מכאניות טובות, אבל חולקים חסרון משותף כפי שהם חסרי פעילות ביולוגית 1. השיטה מבוססת גיליון תא מאפשרת הייצור של תחליפי כלי דם מהונדסים עם תכונות מכאניות גבוהות, אבל את הזמן הנדרש כדי לייצר שתלים כזה הוא כ -28 שבועות 2. biopolymers הטבעי של ECM, כגון קולגן, אלסטין, הפיברין 3 או שילוב שלהם, יישאר חומרי תקן זהב עבור פיגומים להנדסת רקמות. זה בעיקר מהסיבה שחומרים אלה יש התאמה ביולוגית טובה בדרך כלל בעת היותו מסוגל לגרום לתגובות הסלולר תפקודיות 4-5. בין אלה biopolymerים, סוג אני קולגן הוא אחד של חלבון עומס הרב והבולט ביותר של ECM ברקמות רבות כגון עור, כלי דם וגידים. עבודה נרחבת נערכה על התכונות מכאניות של קולגן 6-8, אבל יש כבר כמה מחקרים רק על שיפוץ סלולארי של ג&#39;ל קולגן במהלך התבגרות סטטי. שיפוץ סלולרי מתייחס לשינויים המבניים של מטריצת קולגן הנגרמת על ידי תאים שיכולים להשפיע על היציבות של סיבי קולגן הרשת 9. כפיגום טבעי, כמויות גדולות היחסי של הסוג אני קולגן יכולות להיות מבודדות, מעוקרות ומאוחסנות ממקורות כגון גידי עכברוש זנב 10 שונים. הבנת אינטראקציות הסלולר עם קולגן והתנהגויות מכאניות כללית בנושא של פיגומי cellularized קולגן (בונה) היא צעד חיוני לבניית רקמות. יכול להיות מעובד TEBVs מבוסס קולגן על ידי ישירות ערבוב תאים עם קולגןבמהלך הכנת ג&#39;ל ומעוצבת נוסף לצורות ספציפיות כגון צינורי ומישוריים 11. תאי כלי דם בתוך ג&#39;לי להתרבות וסוג לשפץ אני קולגן 12. לכן, שיטה זו עוקפת את הצורך בmacroporosity הספציפי שמייצג את אחד מהנושאים המשמעותיים בפיתוח של פיגומים עבור יישומי הנדסת רקמות. עם זאת, החסרונות העיקריים של ג&#39;ל קולגן הם התכונות מכאניות שלהם נמוכות בהשוואה לחומרים סינטטיים 13. במחקר זה, רקמת קיימא עם חלוקה הומוגנית של תאים תוכננה על ידי ערבוב ישיר של קולגן עם תאים בתהליך צעד אחד. &quot;Bioreactors סטטי&quot; שימש לשבועות 1 או 2 של התבגרות סטטי של ג&#39;ל קולגן cellularized (ללא אילוצים מכאניים דינמיים חיצוניים מיושמים). במהלך התרבות, שיפוץ מטריצת קולגן התרחש, ובכך לספק מיגון למבנים. יתר על כן, מבנים אלה היו ready שיועבר למסתובב קיר bioreactor והאנדותל הומוגנית הושג. בנוסף, בעבודה זו בפרוטוקול בדיקות מכאני ספציפי גם הציע לספק גישה חדשנית מתאימה באפיון התכונות מכאניות של רקמות רכות צינורי. לסיכום, עבודה זו מציגה שיטה לייצור המהיר במבחנה וההתבגרות של רקמות וכלי דם, כי הם חזקים מספיק כדי להיות מטופלים לא רק לאפיונים ביולוגיים ומכאניים, אלא גם לאוויר נוסף מכאני בbioreactor דינמי, הנחשב לקריטי צעד בהתחדשות של רקמות.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CellTreat 50 mL Bio-Reaction tubes</td>
			<td>CELLTREAT Scientific Products</td>
			<td>229-475</td>
			<td>Centrifuge tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male luer with lock ring x 1/8&#34; hose barb. PP. 25/pk</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>RK-45503-04</td>
			<td>Luer fittings for &#34;gas-exchange port&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Female luer x 1/8&#34; hose barb adapter. PP. 25/pk</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>RK-45500-04</td>
			<td>Luer fittings for the &#34;medium sampling port&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex platinum-cured silicone tubing L/S 17. 25 ft.</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>RK-96410-17</td>
			<td>Tube 1 and 2 for the gauze grippers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex platinum-cured silicone tubing L/S 16. 25 ft.</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>RK-96410-16</td>
			<td>Tube 3 for the gauze grippers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silastic Medical adhesive silicone, type A</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>-</td>
			<td>Silicon glue for the fabrication of the static bioreactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyvent 4 Vessel venting filters</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>6713-0425</td>
			<td>Filter for &#34;gas exchange port&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rod. PP. stirring. 8&#8217;&#8217;</td>
			<td>Scienceware</td>
			<td>377660008</td>
			<td>Mandrel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopper silicone rubber 00 PK12</td>
			<td>VWR</td>
			<td>59590-084</td>
			<td>Stopper for the insertion of the mandrel to the vented cap of the centrifuge tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Krytox PFPE/PTFE Greases</td>
			<td>Dupont</td>
			<td>GPL 202</td>
			<td>Medical grade grease for covering the mandrel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA (0.5%)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15400-054</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xiameter RTV-4130-J base and curing agent</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>-</td>
			<td>C-shaped silicone support for endothelialization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s modified Eagle medium, DMEM, high glucose, pyruvate</td>
			<td>Gibco (Life Technology)</td>
			<td>11995-065</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pure acetone (99%)</td>
			<td>Laboratoire Mat Inc.</td>
			<td>AP0102</td>
			<td>Chemical for collagen extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol (HPLC grade, 99.9%)&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC610080040</td>
			<td>Chemical for collagen extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.02 N acetic acid (glacial acetic acid, HPLC grade, 99%; Fisher Scientific,&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FL070494</td>
			<td>Chemical for collagen extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform solution (99%)&#160;</td>
			<td>Laboratoire Mat Inc.</td>
			<td>CR 0179</td>
			<td>Chemical for collagen extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>163716</td>
			<td>Chemical for construct preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Laboratoire Mat Inc.</td>
			<td>SR-0169</td>
			<td>Chemical for construct preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LaserMike 136</td>
			<td>LaserMike</td>
			<td>Series 183B</td>
			<td>Scanning laser interferometer&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ElectroPulse MicroTester</td>
			<td>Instron Corporation</td>
			<td>-</td>
			<td>Micromechanical Tester</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HyClone Media M199/EBSS, 500 mL</td>
			<td>GE Healthcare Life Sciences</td>
			<td>SH30253.01</td>
			<td>Component of cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum HI - 500mL</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>SH 30396.03</td>
			<td>Component of cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcine serum (PS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9783</td>
			<td>Component of cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomicin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td>Component of cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP661-50</td>
			<td>Saline solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture flask T17CN Vent Cap Red</td>
			<td>Sarstedt Inc.</td>
			<td>83.1812.002</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ColorpHast- pH-indicator strips (pH=6.5-10.0)</td>
			<td>EMD</td>
			<td>9583</td>
			<td>pH measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel Basement Membrane Matrix Growth Factor Reduced, 5 mL vial&#160;</td>
			<td>BD Biosciences - Discovery Labware</td>
			<td>356230</td>
			<td>Concentrate protein mixture for endothelialization process</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LifeCam VX-3000</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>-</td>
			<td>Thickness measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biochemical analyzer, DxC600</td>
			<td>Beckman Coulter Unicell Synchron</td>
			<td>-</td>
			<td>Glucose and lactate concentrations measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen fibers</td>
			<td>Rat tails</td>
			<td>-</td>
			<td>Collagen was extracted in the laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcine smooth muscle cells (pSMCs)</td>
			<td>Porcine aortas</td>
			<td>-</td>
			<td>pSMCs were isolated in the laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human umbilical vein endothelial cells (HUVECs)</td>
			<td>Human umbilical veins</td>
			<td>-</td>
			<td>HUVECs were isolated in the laboratory</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

engineering 3d cellularized collagen gels for vascular tissue regeneration

חומרים סינטטיים ידועים ליזום סיבוכים קליניים כגון דלקת, היצרות, וזיהומים כאשר מושתלים כתחליף כלי דם. קולגן כבר בשימוש נרחב למגוון רחב של יישומים ביו-רפואיים, והוא נחשב אלטרנטיבה חוקית לחומרים סינטטיים בשל ההתאמה הביולוגית הטבועה בו (כלומר, antigenicity הנמוך, דלקת, ותגובות רעילות לתאים). עם זאת, התכונות מכאניות מוגבלות ויד-היכולת הנמוכה הקשורות של ג&#39;ל קולגן שהקשו על השימוש בם כחומרי פיגום להנדסת רקמות וכלי דם. לכן, את הרציונל מאחורי עבודה זו היה ראשון להנדס ג&#39;ל קולגן cellularized לגיאומטריה בצורת צינור והשני כדי לשפר את תאי שריר חלק הארגון מחדש של מטריצה ​​מונע קולגן כדי להשיג רקמות נוקשה מספיק כדי להיות מטופלים. האסטרטגיה שתוארה כאן מבוססת על ההרכבה הישירה של קולגן ותאי שריר חלק (לבנות) בcyli 3Dגיאומטריה ndrical עם השימוש בטכניקת דפוס. תהליך זה דורש תקופת התבגרות, שבמהלכו בונה בתרבית bioreactor בתנאי סטטי (ללא אילוצים מכאניים דינמיים חיצוניים שימושיים) במשך שבועות 1 או 2. &quot;Bioreactor סטטי&quot; מספק סביבה מנוטרת ומבוקרת סטרילי (pH, טמפרטורה, חילוף גזים, אספקת חומרי מזון ופינוי פסולות) לבונה. במהלך תקופת התרבות, מדידות עובי בוצעו על מנת להעריך את שיפוץ מונע תאים של מטריצת קולגן, וצריכה וייצור חומצת החלב שיעורי גלוקוז נמדדו כדי לפקח על תאי פעילות המטבולית. לבסוף, תכונות מכאניות וviscoelastic הוערכו למבנים צינוריים וכתוצאה מכך. לשם כך, פרוטוקולים ספציפיים וידע ממוקד (מניפולציה, מרתק, עובד בסביבת התייבשות, וכן הלאה) פותחו כדי לאפיין את הרקמות מהונדסות.

עבודה זו מתארת ​​את הייצור של מבנים המבוסס על קולגן צינורי מהונדסים המכילים תאי כלי דם. כבר אחרי שעה 1 של gelation המוקדמת, תערובת תאים-ו- קולגן הורכבה ישירות בגיאומטרית צינור 3D, עם הקוטר החיצוני שווה לקוטר של התבנית המתאימה (כ -14 מ&quot;מ). לאורך כל דרך התבגרות סטטי, מדידות חשפו את ההפחתה המהירה של הקוטר החיצוני של מבני cellularized צינורי, כפי שמוצגת בטבלה 1. הקוטר של ג&#39;ל קולגן cellularized הצטמק של כ -60% מהערך הראשוני שלה לאחר יום 1 של תרבות סטטי, ו של כמעט 85% בתוך 7 ימים (משלימה וידאו 2). SMCs בתוך המבנים אחראים לנצפה מתכווץ והחיזוק המכני הקשורים, כתופעה זו אינה מתרחשת בפיגומי קולגן אינו cellularized. שים לב שאין שיפוע מכל סוג (תרמית, ביוכימי, מכאני, או אחר) יושם. תאי הכונןn דחיסה הביאה חומר עם צפיפות גדולה יותר קולגן שיכול להיות מטופלים ומאופקים לפניות מכאניות (וידאו נוסף 3 ו -4). להתייחס שיפוץ מונע תאים לתכונות מכאניות וviscoelastic הכוללות, בדיקות עייפות בוצעו על המבנים (וידאו נוסף 5 ו -6). בדיקות אלה כללו רכיבה על אופניים במבנים (30 פעמים) בזנים שונים קבועים (10%, 20%, ו -30% מאורך מד ראשוני) ולהקליט את הלחץ כתגובה של המבנים לשידול המכני לאורך זמן. תוצאות הנציג למבנה אחד מוצגות באיור 9. המבנה עמד לחצים גבוהים יותר בכיוון האורך (75 kPa) מאשר בכיוון ההיקפי (16 kPa) כאשר נתון באותו טווח המתח (מתח) 30%. בינתיים, בכל מחזור, ערך שיא המתח הגיע לת&quot;אמתח מרבי rgeted ירידה לאורך זמן. התנהגות זו אופיינית לנכסי viscoelastic הגבוהים שהפגינו בונה מבוססת קולגן אלה. הפעילות הביולוגית של מבני cellularized הוערכה במהלך התבגרות סטטי. לפיכך, פעילות המטבולית של SMCs הוערכה על ידי מדידת צריכת גלוקוז וייצור חומצת החלב בתרבות סטטי. מדיום תרבות ידגם כל 2 ימים וגלוקוז וריכוזי חומצת החלב נמדדו באמצעות מנתח גז דם. העלייה המתמדת בצריכת גלוקוז וייצור חומצת החלב בשילוב להתכווצות החשובה של המבנים, מעידה על פעילות SMCs לאורך כל תרבות סטטי (איור 10). היציבות המכנית המוגברת בשל שיפוץ מונע התא אפשרה המניפולציה של המבנים ותהליך endothelialization שלאחר מכן. צביעת Trichrome של האסון שבוצעה על מבני endothelializedהראה האנדותל הומוגנית מאוד. SMCs הציג מורפולוגיה ציר בצורה דמוית והופיע התפזר homogenously דרך הקיר, ואילו HUVECs הופיע התפשט גם בצד luminal (איור 11). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig1highres.jpg" width="700" /> איור 1:. רכיבים של bioreactor סטטי bioreactor סטטי כלל 50 צינור שונה מיליליטר צנטריפוגות () וכובע מצויד mandrel (B). הצינור שימש כמאגר בינוני, והיה מצויד ביציאה למסנן 0.22 מיקרומטר, לחילוף הגזים, ומחץ, לדגימה בינונית ושינוי. הווה mandrel בכובע מאוורר אפשר הייצור של מבנים בצורת צינור. הגזה-אוחז (C) תוכנן ומפוברק כדי לתמוך gelation של המבנים מעל mandrel. יתר על כן, אלהאוחז אפשר בונה להיות מטופלים לאחר התבגרות סטטי ולהיות קבועה למנגנון המכני. הקוטר החיצוני של mandrel היה 4.7 מ&quot;מ. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig2highres.jpg" width="700" /> איור 2: הרכבה של bioreactor סטטי הרכבת שלבים של bioreactor לפני העיקור.. הגזה-אוחז היה רכוב על mandrel () במרחק קבוע. עובש הוכנס (B) והדוק קבוע לפקק סיליקון (C). הקוטר החיצוני של mandrel היה 4.7 מ&quot;מ. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig3highres.jpg" width="700" /> איור 3:. ייצור של המבנים בתנאים סטריליים תערובת התאים וקולגן נמזג לתוך מתחם דיור-העובש<html> (א), ולתת ג&#39;ל לשעה 1 בטמפרטורת חדר (B). לאחר מכן, העובש הוסר (C), bioreactor סטטי הורכב (D) והועבר בתוך מאגר להבשלה סטטי של המבנה בחממה (ט = 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2, 100% לחות). הקוטר החיצוני של mandrel היה 4.7 מ&quot;מ. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig4highres.jpg" width="700" /> איור 4:. מדידת העובי / הקוטר החיצוני של המבנים interferometer סריקת לייזר המשמש לביצוע מדידת הקטרים ​​החיצוניים של המבנים. המבנה הוצב למסלול של קרן הלייזר ונוצר צל. הרוחב של הצל, המתאים לקוטר החיצוני של המבנה, אז נמדד ומוצג על המסך. e_content &quot;FO: לשמור-together.within עמודים =&quot; תמיד &quot;&gt; <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig5highres.jpg" width="500" /> איור 5:. הופעה מורפולוגי של המבנה שנקטפו () מייד לאחר gelation ו( ב &#39;) לאחר שיפוץ מונע תאים במהלך התבגרות סטטי במשך 2 שבועות. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig6highres.jpg" width="500" /> איור 6: הגדרה ניסויית לאפיונים מכאניים היא הייתה מורכבת ממייקרו-המכאני הבוחן מצויד בתא עומס 5 או 10 N ואמבט המכיל PBS על 37 מעלות צלזיוס כדי לשמור על הדגימות בתנאים פסאודו-פיסיולוגי.. <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig7highres.jpg" width="700" /> איור 7: F להכנת דגימות<html> או אפיונים מכאניים. קציר לדוגמא () והכנה (ב) לבדיקות שבוצעו בעייפות האורך והכיוונים ההיקפיים (C). הקוטר החיצוני של mandrel היה 4.7 מ&quot;מ. <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig8highres.jpg" width="600" /> איור 8: סיבוב קיר bioreactor () המבנים צינוריים רוכזו במרכז המאגר בעזרת תמיכת סיליקון בצורת ג.. שני הגפיים של המבנה היו סגורים, כדי למנוע כל דליפה של פתרון HUVECs. (ב) היו בתרבית במבני חממה (ט = 37 מעלות צלזיוס, 2, לחות 5% CO 100%) בסיבוב ב4.02 x 10 -5 כוח g עבור 2 ימים. <html> 2 / &quot;width =&quot; 700 52812fig9highres.jpg &quot;/&gt; איור 9:.. אפיונים מכניים תוצאות של בדיקות שבוצעו על עייפות מבנים באורך (א) וכיוונים היקפיים (ב &#39;) לאחר שיפוץ מונע תא <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/52812fig9highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig10highres.jpg" width="600" /> איור 10:. פעילות המטבולית של SMCs בתוך ג&#39;ל קולגן מדידות של קצב צריכת הגלוקוז וקצב ייצור חומצת החלב בוצעו עם מנתח גז דם כל 2 ימים, לאחר שינוי התרבות הבינוני. מדיום תרבות טרי שימש כרמת בסיס למדידות סוכר ובריכוזי חומצת החלב. n-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 11" src="/files/ftp_upload/52812/52812fig11highres.jpg" width="700" /> איור 11: endothelialization לום תמונות היסטולוגית של החתכים רדיאליים של מבנים צינוריים.. צביעת Trichome של האסון של מבנים צינוריים בתרבית באופן סטטי לשבוע 1 (א) ו -2 שבועות (ב &#39;). צביעת H &amp; E של מבנה צינורי (C). <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> זמן </td><td> עובי (מ&quot;מ) </td><td> דחיסה (%) </td></tr><tr><td> 0 שעות </td><td> 4.83 ± 0.02 </td><td> 0 ± 0 </td></tr><tr><td> 2 שעות </td><td> 4.26 ± 0.02 </td><td> 12 ± 0 </td></tr><tr><td> 4 שעות </td><td> 4.21 ± 0.03 </td><td> 13 ± 1 </td></tr><tr><td> 6 שעות </td><td> 4.06 ± 0.10 </td><td> 16 ± 2 </td></tr><tr><td> 12 שעותr </td><td> 3.16 ± 0.07 </td><td> 35 ± 1 </td></tr><tr><td> יום 1 </td><td> 2.08 ± 0.11 </td><td> 57 ± 2 </td></tr><tr><td> שבוע 1 </td><td> 0.68 ± 0.07 </td><td> 86 ± 1 </td></tr><tr><td> 2 שבועות </td><td> 0.36 ± 0.00 </td><td> 93 ± 0 </td></tr></tbody></table> טבלת 1: דחיסה מהירה של קוטר מבנה במהלך התבגרות סטטי עובי דופן של המבנים ושיעור הדחיסה כפונקציה של זמן של תרבות סטטי.. דחיסה נמדדה על ידי קביעת הקוטר החיצוני של מבנים צינוריים עם interferometer לייזר סריקה (הסדרה 183B, LaserMike 136). לאחר 24 שעות, המבנים נדחסו עד 57% ± 2% מהממדים המעוצב שלהם. הנתונים באים לידי ביטוי כממוצע ± סטיית תקן (n = 3). הנוכחות והפעילות של תאי חיים שריר חלק הייתה אחראי רק לשינויים גדולים כזה. סוpplemental וידאו 1:. קציר של ג&#39;ל קולגן צינורי-שופץ לא <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/JoVE_Video1.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.</a> נוסף וידאו 2:. דחיסה מונע תאים של ג&#39;ל קולגן צינורי <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/JoVE_Video2.m4v" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.</a> נוסף וידאו 3:. מניפולציה של ג&#39;ל קולגן צינורי-שופץ לא <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/JoVE_Video3.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.</a> נוסף 4 וידאו:. מניפולציה של ג&#39;ל קולגן צינורי-שופץ תאים <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/JoVE_Video4.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה ה</a>הוא וידאו. נוסף וידאו 5:. בדיקת עייפות אורך (30%) על-שופץ תאי ג&#39;ל קולגן צינורי <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/JoVE_Video5.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.</a> נוסף וידאו 6:. בדיקת עייפות היקפית (30%) על-שופץ תאי ג&#39;ל קולגן צינורי <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52812/JoVE_Video6.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration at JoVE.com

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

In this work, we present a technique for the rapid fabrication of living vascular tissues by direct culturing of collagen, smooth muscle cells and endothelial cells. In addition, a new protocol for the mechanical characterization of engineered vascular tissues is described.

הנדסת ג&#39;ל קולגן Cellularized 3D לשחזור רקמות וכלי דם

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

engineering-3d-cellularized-collagen-gels-for-vascular-tissue

Research

JoVE Journal

Bioengineering

20.6K Views.  Laval University. In this work, we present a technique for the rapid fabrication of living vascular tissues by direct culturing of collagen, smooth muscle cells and endothelial cells. In addition, a new protocol for the mechanical characterization of engineered vascular tissues is described.

Video: Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

Capillary Force Lithography for Cardiac Tissue Engineering

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical discoveries with the aims of developing functional tissues for cardiac regeneration as well as in vitro screening assays. However, the ability to create high-fidelity models of heart tissue has proven difficult. The heart&#8217;s extracellular matrix (ECM) is a complex structure consisting of both biochemical and biomechanical signals ranging from the micro- to the nanometer scale2. Local mechanical loading conditions and cell-ECM interactions have recently been recognized as vital components in cardiac tissue engineering3-5.
A large portion of the cardiac ECM is composed of aligned collagen fibers with nano-scale diameters that significantly influences tissue architecture and electromechanical coupling2. Unfortunately, few methods have been able to mimic the organization of ECM fibers down to the nanometer scale. Recent advancements in nanofabrication techniques, however, have enabled the design and fabrication of scalable scaffolds that mimic the in vivo structural and substrate stiffness cues of the ECM in the heart6-9.
Here we present the development of two reproducible, cost-effective, and scalable nanopatterning processes for the functional alignment of cardiac cells using the biocompatible polymer poly(lactide-co-glycolide) (PLGA)8 and a polyurethane (PU) based polymer. These anisotropically nanofabricated substrata (ANFS) mimic the underlying ECM of well-organized, aligned tissues and can be used to investigate the role of nanotopography on cell morphology and function10-14.
Using a nanopatterned (NP) silicon master as a template, a polyurethane acrylate (PUA) mold is fabricated. This PUA mold is then used to pattern the PU or PLGA hydrogel via UV-assisted or solvent-mediated capillary force lithography (CFL), respectively15,16. Briefly, PU or PLGA pre-polymer is drop dispensed onto a glass coverslip and the PUA mold is placed on top. For UV-assisted CFL, the PU is then exposed to UV radiation (&#955; = 250-400 nm) for curing. For solvent-mediated CFL, the PLGA is embossed using heat (120 &#176;C) and pressure (100 kPa). After curing, the PUA mold is peeled off, leaving behind an ANFS for cell culture. Primary cells, such as neonatal rat ventricular myocytes, as well as human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes, can be maintained on the ANFS2.

In this protocol, we demonstrate the fabrication of biomimetic cardiac cell culture substrata made from two distinct polymeric materials using capillary force lithography. The described methods provide a scalable, cost-effective technique to engineer the structure and function of macroscopic cardiac tissues for in vitro and in vivo applications.

נימי חיל יתוגרפיה להנדסת רקמות לב

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical ...

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture systems, which inadequately reflect physiological conditions in vivo. Biological 3D matrices provide cells an environment in which cells can self-organize, allowing the study of tissue organization and cell differentiation. Such scaffolds can be seeded with a mixture of different cell types to study direct 3D cell-cell-interactions. To mimic the 3D complexity of cancer tumors, our group has developed a 3D in vitro tumor test system.	
	Our 3D tissue test system models the in vivo situation of malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNSTs), which we established with our decellularized porcine jejunal segment derived biological vascularized scaffold (BioVaSc). In our model, we reseeded a modified BioVaSc matrix with primary fibroblasts, microvascular endothelial cells (mvECs) and the S462 tumor cell line. For static culture, the vascular structure of the BioVaSc is removed and the remaining scaffold is cut open on one side (Small Intestinal Submucosa SIS-Muc). The resulting matrix is then fixed between two metal rings (cell crowns).	
	Another option is to culture the cell-seeded SIS-Muc in a flow bioreactor system that exposes the cells to shear stress. Here, the bioreactor is connected to a peristaltic pump in a self-constructed incubator. A computer regulates the arterial oxygen and nutrient supply via parameters such as blood pressure, temperature, and flow rate. This setup allows for a dynamic culture with either pressure-regulated pulsatile or constant flow.	
	In this study, we could successfully establish both a static and dynamic 3D culture system for MPNSTs. The ability to model cancer tumors in a more natural 3D environment will enable the discovery, testing, and validation of future pharmaceuticals in a human-like model.

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Methods to create human 3D tumor tissues as test systems are described. These technologies are based on a decellularized Biological Vascularized Scaffold (BioVaSc), primary human cells and a tumor cell line, which can be cultured under static as well as under dynamic conditions in a flow bioreactor.

הנדסת רקמות של 3D אדם<em&gt; במבחנה</emמערכת מבחן גידול&gt;

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

Tissue Engineering: Construction of a Multicellular 3D Scaffold for the Delivery of Layered Cell Sheets

Many tissues, such as the adult human hearts, are unable to adequately regenerate after damage.2,3 Strategies in tissue engineering propose innovations to assist the body in recovery and repair. For example, TE approaches may be able to attenuate heart remodeling after myocardial infarction (MI) and possibly increase total heart function to a near normal pre-MI level.4 As with any functional tissue, successful regeneration of cardiac tissue involves the proper delivery of multiple cell types with environmental cues favoring integration and survival of the implanted cell/tissue graft. Engineered tissues should address multiple parameters including: soluble signals, cell-to-cell interactions, and matrix materials evaluated as delivery vehicles, their effects on cell survival, material strength, and facilitation of cell-to-tissue organization. Studies employing the direct injection of graft cells only ignore these essential elements.2,5,6 A tissue design combining these ingredients has yet to be developed. Here, we present an example of integrated designs using layering of patterned cell sheets with two distinct types of biological-derived materials containing the target organ cell type and endothelial cells for enhancing new vessels formation in the &#8220;tissue&#8221;. Although these studies focus on the generation of heart-like tissue, this tissue design can be applied to many organs other than heart with minimal design and material changes, and is meant to be an off-the-shelf product for regenerative therapies. The protocol contains five detailed steps. A temperature sensitive Poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAAM) is used to coat tissue culture dishes. Then, tissue specific cells are cultured on the surface of the coated plates/micropattern surfaces to form cell sheets with strong lateral adhesions. Thirdly, a base matrix is created for the tissue by combining porous matrix with neovascular permissive hydrogels and endothelial cells. Finally, the cell sheets are lifted from the pNIPAAM coated dishes and transferred to the base element, making the complete construct.

For creation of highly organized structures of complex tissue, one must assemble multiple material and cell types into an integrated composite. This combinatorial design incorporates organ-specific layered cell sheets with two distinct biologically-derived materials containing a strong fibrous matrix base, and endothelial cells for enhancing new vessels formation.

הנדסת רקמות: בנייה תאית 3D פיגום למשלוח גיליונות סלולריים שכבות

Many tissues, such as the adult human hearts, are unable to adequately regenerate after damage.2,3 Strategies in tissue engineering propose innovations to ...

Planar Gradient Diffusion System to Investigate Chemotaxis in a 3D Collagen Matrix

The importance of cell migration can be seen through the development of human life. When cells migrate, they generate forces and transfer these forces to their surrounding area, leading to cell movement and migration. In order to understand the mechanisms that can alter and/or affect cell migration, one can study these forces. In theory, understanding the fundamental mechanisms and forces underlying cell migration holds the promise of effective approaches for treating diseases and promoting cellular transplantation. Unfortunately, modern chemotaxis chambers that have been developed are usually restricted to two dimensions (2D) and have complex diffusion gradients that make the experiment difficult to interpret. To this end, we have developed, and describe in this paper, a direct-viewing chamber for chemotaxis studies, which allows one to overcome modern chemotaxis chamber obstacles able to measure cell forces and specific concentration within the chamber in a 3D environment to study cell 3D migration. More compelling, this approach allows one to successfully model diffusion through 3D collagen matrices and calculate the coefficient of diffusion of a chemoattractant through multiple different concentrations of collagen, while keeping the system simple and user friendly for traction force microscopy (TFM) and digital volume correlation (DVC) analysis.

Cell migration is an important part of human development and life. In order to understand the mechanisms that can alter cell migration, we present a planar gradient diffusion system to investigate chemotaxis in a 3D collagen matrix, which allows one to overcome modern diffusion chamber limitations of existing assays.

מישורי צבע מערכת דיפוזיה לחקירת Chemotaxis בקולגן מטריקס 3D

The importance of cell migration can be seen through the development of human life. When cells migrate, they generate forces and transfer these forces to ...

Engineered 3D Silk-collagen-based Model of Polarized Neural Tissue

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a deeper comprehension of the neural system scientists aim to simplistically reconstruct the tissue by assembling it in vitro from basic building blocks using a tissue engineering approach. Our group developed a tissue-engineered silk and collagen-based 3D brain-like model resembling the white and gray matter of the cortex. The model consists of silk porous sponge, which is pre-seeded with rat brain-derived neurons, immersed in soft collagen matrix. Polarized neuronal outgrowth and network formation is observed with separate axonal and cell body localization. This compartmental architecture allows for the unique development of niches mimicking native neural tissue, thus enabling research on neuronal network assembly, axonal guidance, cell-cell and cell-matrix interactions and electrical functions.

Insight into the complex actions of the brain requires advanced research tools. Here we demonstrate a novel silk-collagen-based 3D engineered model of neural tissue resembling brain-like architecture. The model can be used to study neuronal network assembly, axonal guidance, cell-cell interactions and electrical activity.

דגם של רקמות עצביות מקוטב מבוסס משי-קולגן מהונדס 3D

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a ...

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as organ replacements for implantation in patients, and also, when created on a smaller size scale as model "organoids" that can be used in in vitro systems for drug and toxicology screening.
Despite development of a wide variety of bioprinting devices, application of bioprinting technology can be limited by the availability of materials that both expedite bioprinting procedures and support cell viability and function by providing tissue-specific cues. Here we describe a versatile hyaluronic acid (HA) and gelatin-based hydrogel system comprised of a multi-crosslinker, 2-stage crosslinking protocol, which can provide tissue specific biochemical signals and mimic the mechanical properties of in vivo tissues. 
Biochemical factors are provided by incorporating tissue-derived extracellular matrix materials, which include potent growth factors. Tissue mechanical properties are controlled combinations of PEG-based crosslinkers with varying molecular weights, geometries (linear or multi-arm), and functional groups to yield extrudable bioinks and final construct shear stiffness values over a wide range (100 Pa to 20 kPa). Using these parameters, hydrogel bioinks were used to bioprint primary liver spheroids in a liver-specific bioink to create in vitro liver constructs with high cell viability and measurable functional albumin and urea output. This methodology provides a general framework that can be adapted for future customization of hydrogels for biofabrication of a wide range of tissue construct types.

We describe a set of protocols that together provide a tissue-mimicking hydrogel bioink with which functional and viable 3-D tissue constructs can be bioprinted for use in in vitro screening applications.

Bioprinting Cellularized בונה בעזרת רקמות ספציפיות הידרוג&#39;ל Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as ...

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions. While these studies have been informative about general cell signaling mechanisms, they neglect important cellular cues received from the structural and mechanical properties of the local microenvironment and extracellular matrix (ECM). To understand how cells interact within a physiological ECM, it is important to study them in the context of 3 dimensional assays. Cell migration, cell differentiation, and cell proliferation are only a few processes that have been shown to be impacted by local changes in the mechanical properties of a 3-dimensional ECM. Collagen I, a core fibrillar component of the ECM, is more than a simple structural element of a tissue. Under normal conditions, mechanical cues from the collagen network direct morphogenesis and maintain cellular structures. In diseased microenvironments, such as the tumor microenvironment, the collagen network is often dramatically remodeled, demonstrating altered composition, enhanced deposition and altered fiber organization. In breast cancer, the degree of fiber alignment is important, as an increase in aligned fibers perpendicular to the tumor boundary has been correlated to poorer patient prognosis1. Aligned collagen matrices result in increased dissemination of tumor cells via persistent migration2,3. The following is a simple protocol for embedding cells within a 3-dimensional, fibrillar collagen hydrogel. This protocol is readily adaptable to many platforms, and can reproducibly generate both aligned and random collagen matrices for investigation of cell migration, cell division, and other cellular processes in a tunable, 3-dimensional, physiological microenvironment.

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Collagen is a core component of the ECM, and provides essential cues for several cellular processes ranging from migration to differentiation and proliferation. Provided here is a protocol for embedding cells within 3D collagen hydrogels, and a more advanced technique for generating randomized or aligned collagen matrices using PDMS microchannels.

הכנת ג&#39;לי 3D קולגן microchannels לחקר אינטראקציות 3D<em&gt; In vivo</em

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions.  While these studies have been informative about general cell signaling ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both cartilage and skin analogs were fabricated after bioink pre-cellularization utilizing a novel passive mixing unit technique. This technique was developed with the aim to simplify the steps involved in the mixing of a cell suspension into a highly viscous bioink. The resolution of filaments deposited through bioprinting necessitates the assurance of uniformity in cell distribution prior to printing to avoid the deposition of regions without cells or retention of large cell clumps that can clog the needle. We demonstrate the ability to rapidly blend a cell suspension with a bioink prior to bioprinting of both cartilage and skin analogs. Both tissue analogs could be cultured for up to 4 weeks. Histological analysis demonstrated both cell viability and deposition of tissue specific extracellular matrix (ECM) markers such as glycosaminoglycans (GAGs) and collagen I respectively.

Cartilage and skin analogs were bioprinted using a nanocellulose-alginate based bioink. The bioinks were cellularized prior to printing via a single step passive mixing unit. The constructs were demonstrated to be uniformly cellularized, have high viability, and exhibit favorable markers of differentiation.

Bioprinting של הסחוס, תחליפי רקמת העור ניצול פסיבים הרומן ערבוב טכניקה יחידה עבור Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

3D Bioprinting of Murine Cortical Astrocytes for Engineering Neural-Like Tissue

Astrocytes are glial cells with an essential role in the central nervous system (CNS), including neuronal support and functionality. These cells also respond to neural injuries and act to protect the tissue from degenerative events. In vitro studies of astrocytes&#39; functionality are important to elucidate the mechanisms involved in such events and contribute to developing therapies to treat neurological disorders. This protocol describes a method to biofabricate a neural-like tissue structure rich in astrocytes by 3D bioprinting astrocytes-laden bioink. An extrusion-based 3D bioprinter was used in this work, and astrocytes were extracted from C57Bl/6 mice pups&#39; brain cortices. The bioink was prepared by mixing cortical astrocytes from up to passage 3 to a biomaterial solution composed of gelatin, gelatin-methacryloyl (GelMA), and fibrinogen, supplemented with laminin, which presented optimal bioprinting conditions. The 3D bioprinting conditions minimized cell stress, contributing to the high viability of the astrocytes during the process, in which 74.08% &#177; 1.33% of cells were viable right after bioprinting. After 1 week of incubation, the viability of astrocytes significantly increased to 83.54% &#177; 3.00%, indicating that the 3D construct represents a suitable microenvironment for cell growth. The biomaterial composition allowed cell attachment and stimulated astrocytic behavior, with cells expressing the specific astrocytes marker glial fibrillary acidic protein (GFAP) and possessing typical astrocytic morphology. This&#160;reproducible protocol provides a valuable method to biofabricate 3D neural-like tissue rich in astrocytes that resembles cells&#39; native microenvironment, useful to researchers that aim to understand astrocytes&#39; functionality and their relation to the mechanisms involved in neurological diseases.

Here we report a method of 3D bioprinting murine cortical astrocytes for biofabricating neural-like tissues to study the functionality of astrocytes in the central nervous system and the mechanisms involving glial cells in neurological diseases and treatments.

הדפסה ביולוגית תלת-ממדית של אסטרוציטים קליפת המוח מורין לרקמה דמוית עצב הנדסית

Astrocytes are glial cells with an essential role in the central nervous system (CNS), including neuronal support and functionality. These cells also ...

Isolation and Culture of Primary Human Gingival Epithelial Cells using Y-27632

The gingival tissue is the first structure that protects periodontal tissues and plays meaningful roles in many oral functions. The gingival epithelium is an important structure of gingival tissue, especially in the repair and regeneration of periodontal tissue. Studying the functions of gingival epithelial cells has crucial scientific value, such as repairing oral defects and detecting the compatibility of biomaterials. As human gingival epithelial cells are highly differentiated keratinized cells, their lifespan is short, and they are difficult to passage. So far, there are only two ways to isolate and culture gingival epithelial cells, a direct explant method and an enzymatic method. However, the time required to obtain epithelial cells using the direct explant method is longer, and the cell survival rate of the enzymatic method is lower. Clinically, the acquisition of gingival tissue is limited, so a stable, efficient, and simple in vitro isolation and culture system is needed. We improved the traditional enzymatic method by adding Y-27632, a Rho-associated kinase (ROCK) inhibitor, which can selectively promote the growth of epithelial cells. Our modified enzymatic method simplifies the steps of the traditional enzymatic method and increases the efficiency of culturing epithelial cells, which has significant advantages over the direct explant method and the enzymatic method.

Here we present a modified method for the isolation and culture of human gingival epithelial cells by adding the Rock inhibitor, Y-27632, to the traditional method. This method is easier, less time-consuming, enhances stem cell properties, and produces larger numbers of high-potential epithelial cells both for the laboratory and for clinical applications.

בידוד ותרבות של תאי אפיתל חניך אנושיים ראשוניים באמצעות Y-27632

The gingival tissue is the first structure that protects periodontal tissues and plays meaningful roles in many oral functions. The gingival epithelium is ...