עבודה זו נתמכה על ידי תמיכת ממשלה לפי EPS-0903795 גרנט מס &#39;המוענק על ידי הקרן הלאומית למדע, NIH NIDCR R01-DE019355 (MJY PI), וגרנט 8P20 GM103444 (י&quot;מ PI).

1. הכנת מצע המכיל ג&#39;לטין לBioprinting תלת הממדי של הידרוג אלגינט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את מצע סידן / ג&#39;לטין הבא שיטת מצע סידן / ג&#39;לטין שתוארה על ידי פאטאקי et al 11, כדי למנוע כדאיות מופחתת קשורה עם תכולה גבוהה. שיטת מצע סידן / ג&#39;לטין היא מפורטת להלן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשלב ליבש סידן כלורי (1.5% WT), נתרן כלורי (0.9% WT), וג&#39;לטין חזירי (2% wt) במים מזוקקים ולהרתיח במשך 2 דקות כדי ליצור פתרון ג&#39;לטין 100 מ&quot;מ. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 5 מיליליטר של פתרון ג&#39;לטין / סידן לתוך צלחות פטרי סטנדרטית 100 מ&quot;מ, לערבל את הפתרון בסביבה כדי לעשות אפילו ציפוי על פני השטח, ומניחים על משטח שטוח במקרר לO ג&#39;ל / N (לאפשר לג&#39;ל לפחות 8 שעות לפני השימוש). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להגדיל את האטימות של פני השטח המצע, להוסיף טיטניום דו-חמצני (0.3% WT) ל/ פתרון 2 ג&#39;לטין CaCl. מערבבים במשך 10 דקות. AUToclave פתרון ג&#39;לטין / Tio 2 על מחזור הנוזלים למשך 30 דקות כדי לעקר אותה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 3 מיליליטר של / Tio 2 פתרון ג&#39;לטין אל פני השטח של צלחות ג&#39;לטין שהוכנו קודם לכן. מערבולת את התערובת כדי לוודא שהוא מתחלק באופן שווה על פני השטח. לאפשר לג&#39;ל בO מקרר 4 ° C / N (לאפשר לג&#39;ל לפחות 8 שעות לפני השימוש). מצעים יש להשתמש תוך 3 ימים. </li></ol></li></ol> 2. אלגינט חמצון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חמצן bioink אלגינט נתרן הבא השיטה לאלגינט חמצון חלקית על ידי Bouhadir אל et 30 מתוארים להלן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להפוך פתרון אלגינט חמצון 5%, לפזר 1 גרם של אלגינט נתרן במים מזוקקים 100 מיליליטר. להוסיף תמיסה מימית של נתרן periodate (0.25 מ &#39;, 0.25 mmol), סוכן חמצון, כדי לייצר פתרון חמצון 5%. מערבבים במשך 19 שעות ב RT. להוסיף אתילן גליקול 40 מיליליטר לפתרון לאחר 24 שעות לסיים את המחשבהction. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 2.5 גרם של נתרן כלורי בפתרון. להוסיף סכום עודף של אתיל אלכוהול (2: 1 יחס) כדי לזרז alginates חמצון. צנטריפוגה הפתרון XG ב 1000 כדי לאסוף את משקעים ומחדש לפזר אותם במים מזוקקים. חזור על לשטוף אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקפיא-לייבש את כדורי חמצון אלגינט ולאחסן ב -20 ° C עד מוכן לשימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את מידת החמצון על ידי מדידת אחוז נתרן periodate צרך לפני שהופסק על ידי אתילן גליקול. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרון יודיד האשלגן (20% w / v, pH 7.0 חיץ פוספט נתרן) ופתרון thyodene (10% w / v, חיץ פוספט 7.0 נתרן pH). לערבב את שני פתרונות עם אלגינט חמצון ב RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה לשחרר את פתרון periodate אלגינט נתרן והגיב לתוך התערובת של פתרונות יודיד האשלגן וtheodyne. מדוד את הספיגה של התערובת spectrophotometrically ב426 ננומטר. כשזה הגיעמקסימום, להקליט נפח שימוש של פתרון periodate אלגינט ונתרן כV 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התגובה היא <img alt="משוואת 1" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/53156/53156eq1.jpg" width="120" /> . כמות periodate נתרן unreacted היא <img alt="משוואה 1.5" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/53156/53156eq1.5.jpg" width="150" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפחית את כמות הנתרן periodate unreacted מהריכוז המקורי כדי לקבוע את כמות הנתרן שנצרך periodate. שימוש בנוסחא הקודמת, לקבוע את מידת החמצון הסופית של אלגינט. </li></ol></li></ol> 3. אלגינט פפטיד הצמידה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ligands המצומד עם רצף נחשף ארגינין-גליצין-aspartate (פפטיד) להכין בעבר אלגינט חמצון על-ידי ביצוע שיטת נטיית RGD-אלגינט על ידי רולי et al 31 מתוארות להלן כדי לקדם מצורף תא ומתפשט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש carbod המימיכימיה iimide עם G 4 המצומד RGDSPto 31. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 1 גרם של 5% אלגינט חמצון בחומצת 0.1 מ &#39;2 (N-morpholino) ethanesulfonic (MES) חיץ, pH = 4. מוסיף 1-ethyl- carbodiimide (dimethylaminopropyl) (EDC, 0.54 mmol) ו- N-Hydroxysuccinimide ( NHS, 0.27 mmol) ב -2: 1 יחס לצורת ביניים אמיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 0.28 mmol פפטיד, צימוד לעמוד השדרה של פולימר אלגינט באמצעות אמין המסוף. מערבבים בRT O / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעצור את תגובת הצימוד על ידי הוספת נתרן כלורי 2.5 גר &#39;לפתרון. להוסיף סכום עודף של אתיל אלכוהול (2: 1 יחס) כדי לזרז alginates חמצון. צנטריפוגה את התערובת על 4,000 XG במשך 5 דקות כדי לאסוף את משקעים. לשאוב את התקשורת במכסת מנוע תרבית תאים ומחדש לפרק את משקעים במים מזוקקים. חזור על לשטוף אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקפיא-לייבש את משקעים עד שהופך יבשים לחלוטין (יופיע כחומר אבקתי לבן) ולאחסן במקרר -20 ° C לשימוש מאוחר יותרלהשתמש. </li></ol> 4. תאי סטרומה רקמת שומן אדם תרבית התאים (של hADSC) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאי סטרומה רקמת תרבות שומן אנושי ב -75 סנטימטרים טופלו צלוחיות תרבית תאים (צלוחיות T75), מכוסים 15 מיליליטר DMEM גלוקוז הנמוך עם 10% בסרום שור עוברי 1% פניצילין, סטרפטומיצין, גלוטמין 1%, וantimycin 1%. (של hADSC) לשנות את התקשורת, בשכונה תרבית תאים, כל יומיים עד שהם הגיעו confluency (80-90%). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהמחוברות, להעביר את צלוחיות T75 למכסה מנוע תרבית תאים ולהשעות את hADSC של השימוש בשיטת עיכול אנזים טריפסין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשכונה, לשאוב את כל תקשורת תרבות תא משל התאים. לשטוף עם 5 מיליליטר של פוספט שנאגר מלוח של Dulbecco עם סידן ומגנזיום (DPBS ++). לשאוב DPBS ++ הנחה של התאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד שבמכסה המנוע, לעשות פתרון של טריפסין וDPBS ++ על ידי ערבוב 1 מיליליטר DPBS טריפסין ו -4 מיליליטר ++. כל בקבוק דורש 5 מיליליטר של solutיון, כדי להפוך את הנפח המתאים למספר צלוחיות ומחוברות. הוסף 5 מיליליטר של טריפסין / DPBS ++ לכל בקבוק ולשים אותם בחממה במשך 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 2 דקות, להסיר את צלוחיות והקש קל הצדדים שלהם כדי לשחרר את התאים מהתחתית. תסתכל על כל בקבוק תחת מיקרוסקופ כדי להבטיח את התאים מושעים. מניחים את צלוחיות בחזרה למכסת מנוע תרבית תאים ולהוסיף 3 מיליליטר של תקשורת בתרבות התא המתאימה לכל בקבוק. זה מסיים את תגובת טריפסין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את התקשורת הסלולרי עמוסה מכל בקבוק ולשים בחרוטי 50 מיליליטר. צנטריפוגה XG ב 1000 במשך 5 דקות. התאים אמורים להופיע כגלולה לבנה קטנה בתחתית חרוטי. העבר בחזרה למכסת מנוע תרבית תאים ולשאוב את התקשורת. Resuspend התאים 2 מיליליטר של תקשורת בתרבות התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספירת התאים באמצעות hemocytometer מתחת למיקרוסקופ. ברגע שהתאים נספרו, בשכונה התרבות, aliquot הסכום של מדיה המכיל ~ 1.3 million תאים והעברה לחרוטי 15 מיליליטר. צנטריפוגה חרוטי 15 מיליליטר המכילים את התאים שוב במשך 5 דקות ב 1000 x גרם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשכונה התרבות, reseed תאים שנותרו בT-75 צלוחיות מרובות, הוספת ריכוז של 350,000 תאים ~ לכל בקבוק. הוסף 15 מיליליטר של תקשורת DMEM ולחזור לחממה עד מחוברות שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שמחזור צנטריפוגה הוא מוחלט, לחזור חרוטי 15 מיליליטר לתרבית התאים. לשאוב התקשורת מהתא גלולה, וresuspend התאים בתמיסה מימית אלגינט בריכוז של 1.3 מיליון תאים למיליליטר של bioink, terteriating הפתרון לעתים קרובות ולכן יש חלוקה הומוגנית של תאים בbioink. טען את פתרון התא עמוס לתוך מזרק 3 מיליליטר מדפסת תואמת סטרילי ולדפוק על קצה פלסטיק סטרילי 22 G. </li></ol></li></ol> 5. הגדרת Bioprinter <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את bioprinter, כל אחד מהמחשבים מנפק, וrecirculating אמבט מים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ידני להגדיר את טמפרטורת אמבט מים הסירקולציה המחודשת למנגנון gelation. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרה ידנית של פרמטרים הדפסה עבור כל מתקן במחשב מתקן correlating. הגדר את לוותר נפח 230 מספר NL, של backsteps 0, והשיעור לוותר ל10μl -sec. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תוכנת העיצוב והתכנית לצפייה התצוגה של המצלמה USB במחשב. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בתוכנה, להזין באופן ידני את הקואורדינטות למערך נקודה 5 X 5 עם 2.4 מ&quot;מ מרווח בין טיפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הפרמטרים ההדפסה להיות: מרחק בין קצה קצה ומשטח מצע = 0.1 מ&quot;מ; מזרק גובה יוסר בין תצהירים = 20 מ&quot;מ; את משך זמן לתצהיר = 1 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את התכנית ולשלוח אותו לרובוט. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת פטרי ג&#39;לטין / Tio 2 המכיל בשלב מדפסת 4 ° C. סגור ולנעול את דלת התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במועצה המחוקקת הפלסטינית לINItialize מקורות אור אולטרה סגול, ולעקר את החדר למשך 90 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהעיקור הוא מלא, לפתוח את התא ולטעון את המזרק המכיל לסגור 1. התלוי באלגינט לאקדח של hADSC ולנעול את דלת התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במועצה המחוקקת הפלסטינית כדי להפעיל את מערכת המאוורר, לחכות 30 שניות ללחץ פנימי שיווי משקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במחשב, להפעיל את התכנית המכילה את הפרמטרים מסלול והדפסה הגיאומטריים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאורך כל תהליך ההדפסה, לצפות בתצוגה של המצלמה USB במחשב כדי לאשר הדפסה מדויקת ואחידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שסיימה הדפסה, לאפשר לבונת ג&#39;ל ל-40 דקות. </li></ol> הערכת הכדאיות 6. סלולארי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את המבנים שלא הולכים להיות צילמו מייד לאחר הדפסה בDMEM וחנות בחממה עד הזמן של הדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לכמת את יכולת הקיום של המבנים, להכתים אותם באמצעות assay כדאיות / רעיל מבוסס ניאון,תמונת ND באמצעות מיקרוסקופ confocal. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות הוראות הערכה, להכין פתרון מכתים המכיל AM calcein וhomodimer-1 ethidium. כדי להפוך 10 מיליליטר של פתרון מכתים, להוסיף 20 μl של homodimer-1 ethidium ו -5 μl של calcein בבוקר עד 10 מיליליטר של סטרילית, פוספט שנאגר מלוח של הכיתה תרבית רקמת Dulbecco (+ מגנזיום, + סידן; DPBS ++). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את מבני bioprinted בפתרון הכתם במשך 15 דקות בחושך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמונת בונה המוכתמת באמצעות מערכת מיקרוסקופ confocal בימים 0 ו8. קח מספר תמונות של כל מבנה bioprinted, באמצעות פרמטרים Z-ערימה של 30 פרוסות אופטיות על עומק 300 מיקרומטר, ולספור באופן ידני את התאים. אם תאים מופיעים צהובים או ירוק לספור אותם כחיים, ואם אדום, לספור אותם כמת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את אחוז כדאיות תא כמספר תאי חיים מחולקים במספר הכולל של תאים במבנה; תא הכדאיות = מספרתאי חיים (ירוק + צהוב) / מספר התאים הכולל (ירוק + צהוב + אדום) x 100%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את הסכום של תא התפשטות עבור כל דגימה כמספר התא של יום 8 מחולק במספר התאים ביום 0; התפשטות תאים = ספירת תאים חיות ב -8 / תא חי היום יום לסמוך על 0 x 100%. </li></ol> 7. RGD פפטיד הצמידה ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לנתח את ההצלחה של נטיית פפטיד RGD באלגינט, להשוות אלגינט RGD-מצומדות ואלגינט אינו מצומדות. כדי לעשות זאת, תמונת המבנים שהודפסו ב( 4 &#39;, 6-Diamidino-2-Phenylindole, dihydrochloride) כתמים (DAPI) וphalloidin. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך phalloidins עובד פתרון על ידי דילול 5 μl של פתרון מניות methanolic עם 200 μl של DPBS ++. חנות ב -20 ° C עד שימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך פתרון 300 מיקרומטר מניות של כתם DAPI הבא המשוואה: (ז .10509 / L) / (350.3 g / mol) = 3 × 10 -4 M = 0.0003 M = 0.300 מ&quot;מ = 300 מיקרומטר. הפוך הדואר DAPI עובד פתרון על ידי דילול מניות פתרון 1: 100 בDPBS ++ להשיג 3 מיקרומטר פתרון. חנות ב -20 ° C עד שימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחלוטין להטביע את המדגם בparaformaldehyde 4%. דגירה עבור שעה 1 ב RT. לשטוף שלוש פעמים עם DPBS ++, המאפשר הפתרון לשבת במשך 5 דקות כל אחד לשטוף. להעביר את מדגם ג&#39;ל מהבאר לשקופיות זכוכית, מרפרף על פני ג&#39;ל בתהליך. לטבול את הג&#39;ל ב 0.1% Triton X-100 (0.1 גר &#39;/ 100 מיליליטר) בDPBS ++ במשך 10 דקות. לשטוף שלוש פעמים עם DPBS ++, המאפשר לכל אחד 5 דקות לשטוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכתים את המבנים המודפסים עם phalloidin ידי טבילתם בפתרון עובד. מכסה בנייר כסף ודגירה של 4 שעות. להסיר את הכתם ולשטוף phalloidin שלוש פעמים עם DPBS ++. לשטוף הראשון צריכים להיות מהיר, שטיפות האחרונות צריכה לשבת במשך 5 דקות כל אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכתים את המבנים המודפסים עם DAPI ידי טבילתם בפתרון עובד DAPI. מכסה בנייר כסף ולדגור על RT למשך 30 דקות. לשטוףשלוש פעמים עם DPBS ++, המאפשרות לכל לשטוף לשבת במשך 5 דקות. להתבונן ותמונת הדגימות במערכת מיקרוסקופ confocal. </li></ol>

<ol>
	<li>Langer, R., 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> Tissue Engineering. Science. 260 (5110), 920-926 (1993).</li><li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Printing+and+Prototyping+of+Tissues+and+Scaffolds.">Review: Printing and Prototyping of Tissues and Scaffolds.</a> Science. 338 (6109), 921-926 (2012).</li><li>Kachurin, A. 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=Direct-Write+Construction+of+Tissue-Engineered+Scaffolds.">Direct-Write Construction of Tissue-Engineered Scaffolds.</a> Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 698, 10-1557 (2002).</li><li>Sachlos, E., Czernuszka, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+Tissue+Engineering+Scaffolds+Work.+Review+on+the+Application+of+Solid+Freeform+Fabrication+Technology+to+the+Production+of+Tissue+Engineering+Scaffolds.">Making Tissue Engineering Scaffolds Work. Review on the Application of Solid Freeform Fabrication Technology to the Production of Tissue Engineering Scaffolds.</a> European Cells and Materials. 5, 29-40 (2003).</li><li>Yeong, W. Y., Chua, C. K., Leong, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+in+Tissue+Engineering.">Rapid Prototyping in Tissue Engineering.</a> Challenges and Potential. Trends Biotechnol. 22 (12), 643-652 (2004).</li><li>Landers, R., Pfister, A., Hubner, U., John, H., Schmelzeisen, R., Mulhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Soft+Tissue+Engineering+Scaffolds+by+means+of+Rapid+Prototyping+Techniques.">Fabrication of Soft Tissue Engineering Scaffolds by means of Rapid Prototyping Techniques.</a> Journal of Materials Science. 37 (15), 3107-3116 (2002).</li><li>Murphy, S. V., Skardal, A., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Hydrogels+for+Bio&#8211;Printing+Applications.">Evaluation of Hydrogels for Bio&#8211;Printing Applications.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 101A (1), 272-284 (2013).</li><li>Burg, K. J. L., Boland, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimally+Invasive+Tissue+Engineering+Composites+and+Cell+Printing.">Minimally Invasive Tissue Engineering Composites and Cell Printing.</a> IEEE Eng Med Biol Mag. 22 (5), 84-91 (2003).</li><li>Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., Dubruel, 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+Review+of+Trends+and+Limitations+in+Hydrogel-Rapid+Prototyping+for+Tissue+Engineering.">A Review of Trends and Limitations in Hydrogel-Rapid Prototyping for Tissue Engineering.</a> Biomaterials. 33 (26), 6020-6041 (2012).</li><li>Khalil, S., Nam, J., Sun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi&#8211;Nozzle+Deposition+for+Construction+of+3D.">Multi&#8211;Nozzle Deposition for Construction of 3D.</a> Biopolymer Tissue Scaffolds. Rapid Prototyping Journal. 11 (1), 9-17 (2005).</li><li>Pataky, K., Braschler, T., Negro, A., Renaud, P., Lutolf, M. P., Brugger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdrop+Printing+of+Hydrogel+Bioinks+into+Three&#8211;Dimensional+Tissue&#8211;Like+Geometries.">Microdrop Printing of Hydrogel Bioinks into Three&#8211;Dimensional Tissue&#8211;Like Geometries.</a> Adv Mater. 24 (3), 391-396 (2011).</li><li>Pati, F., Shim, J. H., Lee, J. S., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Printing+of+Cell&#8211;Laden+Constructs+for+Heterogeneous+Tissue+Regeneration.">Three-Dimensional Printing of Cell&#8211;Laden Constructs for Heterogeneous Tissue Regeneration.</a> Manufacturing Letters. 1 (1), 49-53 (2013).</li><li>Gruene, 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=Laser+Printing+of+Three&#8211;Dimensional+Multicellular+Arrays+for+Studies+of+Cell&#8211;Cell+and+Cell&#8211;Environment+Interactions.">Laser Printing of Three&#8211;Dimensional Multicellular Arrays for Studies of Cell&#8211;Cell and Cell&#8211;Environment Interactions.</a> Tissue Eng. 17 (10), 973-982 (2011).</li><li>Khalil, S., Sun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+Endothelial+Cells+With+Alginate+for+3D+Tissue+Constructs.">Bioprinting Endothelial Cells With Alginate for 3D Tissue Constructs.</a> J Biomed Eng. 131 (11), 1-8 (2009).</li><li>Xu, T., 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=Hybrid+Printing+of+Mechanically+and+Biologically+Improved+Constructs+for+Cartilage+Tissue+Engineering+Applications.">Hybrid Printing of Mechanically and Biologically Improved Constructs for Cartilage Tissue Engineering Applications.</a> Biofabrication. 5 (1), 1-10 (2012).</li><li>Zhang, T., Yan, K. C., Ouyang, L., Sun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Characterization+of+Bioprinted+in+vitro+Soft+Tissue+Models.">Mechanical Characterization of Bioprinted in vitro Soft Tissue Models.</a> Biofabrication. 5 (4), 1-10 (2013).</li><li>Chung, J. H. Y., 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=Bio&#8211;ink+Properties+and+Printability+for+Extrusion+Printing+Living+Cells.">Bio&#8211;ink Properties and Printability for Extrusion Printing Living Cells.</a> J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 1 (7), 763-773 (2013).</li><li>Yang, S., Leong, K. F., Du, Z., Chua, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Design+of+Scaffolds+for+Use+in+Tissue+Engineering.">The Design of Scaffolds for Use in Tissue Engineering.</a> Part II. Rapid Prototyping Techniques. Tissue Engineering. 8 (1), 1-11 (2002).</li><li>Ferris, C. J., Gilmore, K. G., Wallace, G. G., Panhuis, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofabrication:+An+Overview+of+the+Approaches+Used+for+Printing+of+Living+Cells.">Biofabrication: An Overview of the Approaches Used for Printing of Living Cells.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 97 (10), 4243-4258 (2013).</li><li>Lu, L., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Importance+of+New+Processing+Techniques+in+Tissue+Engineering.">The Importance of New Processing Techniques in Tissue Engineering.</a> MRS Bull. 21 (11), 28-32 (1996).</li><li>Wake, M. C., Gupta, P. K., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+pliable+biodegradable+polymer+foams+to+engineer+soft+tissues.">Fabrication of pliable biodegradable polymer foams to engineer soft tissues.</a> Cell Transplant. 5, 465-473 (1996).</li><li>Mironov, V., Visconti, R. P., Kasyanov, V., Forgacs, G., Drake, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ+Printing:+Tissue+Spheroids+as+Building+Blocks.">Organ Printing: Tissue Spheroids as Building Blocks.</a> Biomaterials. 30 (12), 2164-2174 (2009).</li><li>Norotte, C., Marga, F. S., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffold&#8211;free+Vascular+Tissue+Engineering+Using+Bioprinting.">Scaffold&#8211;free Vascular Tissue Engineering Using Bioprinting.</a> Biomaterials. 30 (30), 5910-5917 (2009).</li><li>Devillard, R., 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=Cell+Patterning+by+Laser&#8211;Assisted+Bioprinting.">Cell Patterning by Laser&#8211;Assisted Bioprinting.</a> Methods Cell Biol. 119, 159-174 (2014).</li><li>Binder, K. W., Allen, A. J., Yoo, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop&#8211;on&#8211;Demand+Inkjet+Bioprinting:+a+Primer.">Drop&#8211;on&#8211;Demand Inkjet Bioprinting: a Primer.</a> Gene Ther Reg. 6 (1), 33 (2011).</li><li>Xu, T., 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=Viability+and+Electrophysiology+of+Neural+Cell+Structures+Generated+by+the+Inkjet+Printing+Method.">Viability and Electrophysiology of Neural Cell Structures Generated by the Inkjet Printing Method.</a> Biomaterials. 27 (19), 3580-3588 (2006).</li><li>Calvert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+Printing+for+Materials+and+Devices.">Inkjet Printing for Materials and Devices.</a> Chem Mater. 13 (10), 3299-3305 (2001).</li><li>Chang, C. C., Boland, E. D., Williams, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct&#8211;Write+Bioprinting+Three&#8211;Dimensional+Biohybrid+Systems+for+Future+Regenerative+Therapies.">Direct&#8211;Write Bioprinting Three&#8211;Dimensional Biohybrid Systems for Future Regenerative Therapies.</a> J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 98 (1), 160-170 (2011).</li><li>Li, M. G., Tian, X. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Brief+Review+of+Dispensing&#8211;Based+Rapid+Prototyping+Techniques+in+Tissue+Scaffold+Fabrication:+Role+of+Modeling+on+Scaffold+Properties+Prediction.">A Brief Review of Dispensing&#8211;Based Rapid Prototyping Techniques in Tissue Scaffold Fabrication: Role of Modeling on Scaffold Properties Prediction.</a> Biofabrication. 1 (3), 1-10 (2009).</li><li>Bouhadir, K. H., Lee, K. Y., Alsberg, E., Damm, K. L., Anderson, K. W., 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=Degradation+of+Partially+Oxidized+Alginate+and+its+Potential+Application+for+Tissue+Engineering.">Degradation of Partially Oxidized Alginate and its Potential Application for Tissue Engineering.</a> Biotechnol Prog. 17 (5), 945-950 (2001).</li><li>Rowley, J. A., Madlambaya, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alginate+Hydrogels+as+Synthetic+Extracellular+Matrix+Materials.">Alginate Hydrogels as Synthetic Extracellular Matrix Materials.</a> Biomaterials. 20 (1), 45-53 (1999).</li><li>Smith, C. M., Christian, J. J., Warren, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+Environmental+Factors+that+Impact+Viability+of+Tissue&#8211;Engineered+Constructs+Fabricated+by+a+Direct&#8211;Write+Bioassembly+Tool.">Characterizing Environmental Factors that Impact Viability of Tissue&#8211;Engineered Constructs Fabricated by a Direct&#8211;Write Bioassembly Tool.</a> Tissue Engineering. 13 (2), 373-383 (2007).</li><li>Ozbolat, I., Yu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+Towards+Organ+Fabrication:+Challenges+and+Future+Trends.">Bioprinting Towards Organ Fabrication: Challenges and Future Trends.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 60 (3), 691-699 (2012).</li><li>Peltola, S. M., Melchels, F. P., Grijpma, D. W., Kellomaki, M. A. <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+of+Rapid+Prototyping+Techniques+for+Tissue+Engineering+Purposes.">A Review of Rapid Prototyping Techniques for Tissue Engineering Purposes.</a> Annals of Medicine. 40 (4), 268-280 (2008).</li><li>Malda, J., 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=25th+Anniversary+Article:+Engineering+Hydrogels+for+Biofabrication.">25th Anniversary Article: Engineering Hydrogels for Biofabrication.</a> Adv Mat. 25 (36), 5011-5028 (2013).</li><li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Bioprinting+of+Tissues+and+Organs.">3D Bioprinting of Tissues and Organs.</a> Nat Biotech. 32 (8), 773-785 (2014).</li><li>Jia, J., 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=Engineering+Alginate+as+Bioink+for+Bioprinting.">Engineering Alginate as Bioink for Bioprinting.</a> Acta Biomaterialia. 10 (10), 4323-4331 (2014).</li><li>Forty, R. A., Steinberg, M. 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+Differential+Adhesion+Hypothesis:+a+Direct+Evaluation.">The Differential Adhesion Hypothesis: a Direct Evaluation.</a> Developmental Biology. 278 (1), 255-263 (2005).</li><li>Wang, L., Shansky, J., Borselli, C., Mooney, D., Vandenburgh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Fabrication+of+a+Biodegradable,+Covalently+Crosslinked+Shape&#8211;Memory+Alginate+Scaffold+for+Cell+and+Growth+Factor+Delivery.">Design and Fabrication of a Biodegradable, Covalently Crosslinked Shape&#8211;Memory Alginate Scaffold for Cell and Growth Factor Delivery.</a> Tis Eng Part A. 18 (19-20), 2000-2007 (2012).</li><li>El&#8211;Sherbiny, I. M., Yacoub, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel+Scaffolds+for+Tissue+Engineering:+Progress+and+Challenges.">Hydrogel Scaffolds for Tissue Engineering: Progress and Challenges.</a> Global Cardiology Science, &amp; Practice. 3 (38), 316-342 (2013).</li><li>Smith, C. 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=Three&#8211;Dimensional+BioAssembly+Tool+for+Generating+Viable+Tissue-Engineered+Constructs.">Three&#8211;Dimensional BioAssembly Tool for Generating Viable Tissue-Engineered Constructs.</a> Tissue Engineering. 10 (9&#8211;10), 1566-1576 (2004).</li><li>Ozbolat, I. T., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+&#8216;Multi-arm+Bioprinter&#8217;+for+Hybrid+Fabrication+of+Tissue+Engineering+Constructs.">Development of a &#8216;Multi-arm Bioprinter&#8217; for Hybrid Fabrication of Tissue Engineering Constructs.</a> Robotics and Computer&#8211;Integrated Manufacturing. 30 (3), 295-304 (2014).</li><li>Kolesky, D. B., Truby, R. L., Gladman, A. S., Busbee, T. A., Homan, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Bioprinting+of+Vascularized,+Heterogeneous+Cell&#8211;Laden+Tissue+Constructs.+Adv+Mater.+X.">Three-Dimensional Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell&#8211;Laden Tissue Constructs. Adv Mater. X.</a> Adv Mater. X, x-y (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

ההתמקדות העיקרית של הנדסת רקמות היא לגשר על הפער בין מחסור באיברים ולצרכי השתלה על ידי פיתוח תחליפים ביולוגיים מסוגלים להחזיר, שמירה, או שיפור functio רקמות ילידים. זה הוביל לייצור הישיר של פיגומים עם מורכב, גיאומטריה חיצונית נכונה מבחינה אנטומית, ושליטה מדויקת geometr הפנ?...

הנדסת רקמות משתמשת בעקרונות של ביולוגיה והנדסה בפיתוח תחליפים פונקציונליים לשמור, לשחזר, או לשפר את רקמת יליד ו. היכולת לייצר מבני biomimetic תלת-ממדיים על פי דרישה תאפשר התקדמות מדעית וטכנולוגית בהנדסת רקמות, כמו גם בחיישנים מבוססי תאים, תרופה / הקרנה רעיל, דגמי רקמה או גידול, ואחרים. הארגון תלת-ממדי של מבני רקמות מהונדסות הוא מרכיב בסיסי של שיטת הייצור משום שהיא חייבת באופן הדוק לחקות את האינטראקציה מאורגנת מאוד של תאים ומטריקס ברקמות מקומיות. פיגומים תלת ממדיים מתכלים ויוצרי צורת גורמים קריטיים ביצירת מבני רקמת רומן כי תאים נודדים כדי ליצור שכבה דו-ממדית של תאים, אבל חוסר היכולת לגדול בהעדיף תלת-ממדי. הפיגום משמש כבסיס זמני לתאקובץ מצורף ושגשוג, ולכן הוא חייב להיות בנוי מחומרים עם נקבוביות שליטה ופריקות ביולוגיות, וintegrit המכני מספיק. חומרי הפיגום לא צריכים להיות רעילים לתאים או ליצור תגובה שלילית מהמארח. הידרוג כבר בשימוש נפוץ בשיטות של הנדסת רקמות, ובשל hydrophilicity, הידרוג לאפשר חילופי נוזל וגז בכל רחבי structur. על ידי שילוב של הידרוג&#39;ל שונה, המאפיינים של הידרוג&#39;ל המסונתזת הם לשינוי כדי לעמוד בדרישת יישום נפרדת. גישת הנדסת רקמות הקונבנציונלית כרוכה ביצירת פיגומי ההקרבה נקבובי acellular שהם זורעים עם תאי פוסט-fabricatio. טכניקות רבות כבר מועסקות, כגון מליטה סיבים, ליהוק ממס, ולהמס דפוס, אבל הוכיחו להיות מוצלח מינימאלי עבור יישומי הנדסת רקמות. שיטות מליטה סיבים לאפשר סיבים להיות מתואמים בצורות מסוימות, אך הם מסוגלים רק פרוducing דק מאוד פיגום. שיטות יציקת ממס מיוצרות מבנים נקבוביים ביותר, עם זאת הקרום מיוצר הגדול ביותר היה 3 מ&quot;מ בלבד thic. לכן, יצירת מבנים תלת-ממדיים היא לא ריאלי תוך שימוש בטכניקות אלה. טכניקות דפוס להמיס הוכיחו מוצלחות בייצור פיגומים תלת ממדיים, אבל טמפרטורות גבוהות הנדרשים שלא ניתן לשלב חומרים ביולוגיים במהלך עיבוד הייצור. פיגומים שנזרעו לאחר ייצור-מוגבלים ביכולתם לעמוד בדרישות של הנדסת רקמות לייצר פיגומים תלת ממדיים עם microstructures והמוגדר מראש או לשליטה. נושא מרכזי נוסף בטכנולוגיות זריעת פיגום מוצקות הוא המחסור של כלי דם ומכאניים ירודים. Bioprinting מאז הורחב לשלושה ממדים באמצעות ג&#39;לים רעיל, מתכלה, תרמו-הפיך להתגבר על החסרונות של קונבנציונלי. כמה לא הייצור החופשי המוצקechniques כיום מועסק הוא הדפסת bioprinting והזרקת דיו בסיוע לייזר. טכניקות bioprinting בסיוע לייזר להשתמש במקור פעמו לייזר, צלחת יעד, ומצע קבלה כדי ליצור תלת-ממדי. עם זאת, טכניקה זו היא מוגבלת בשל תפוקה נמוכה, כדאיות תא נמוכות, ורק יכולה לייצר הסדרים מוגבלים של מבנים מפוברק כי רק prepolymers photocrosslinkable יכול לשמש ליצירת הידרוג&#39;ל crosslinked. הדפסת דיו פותחה כמתודולוגיה ללא מגע שמתרבה נתוני תמונה דיגיטליים על מצע על ידי הפקדת דיו picoliter. עם זאת, הדפסת דיו אינו מייצר מבנה ברזולוציה גבוהה, בונה denaturation חלבון המהיר ניסיון, ורבים מהתאים lysed בתצהיר. נכון לעכשיו, שיטות bioprinting ייצור תוסף חדשות פותחו. במערכות אלה תאים, חלבונים, גורמי צמיחה, והידרוג biomimetic משולבים בדרך כלל למאטר מטריצהials במהלך תהליך הייצור ובמקביל הופקד באמצעות מפעילים מבוקרים מחשב כדי ליצור מבנים המבוסס על פיגום תלת ממדי תא עמוס המחקים את ארכיטקטורה של ילידים באופן הדוק. הידרוג התא-לאדן מהווה bioink, אשר יכול להיות הטרוגנית, הכוללים סוגים שונים של תאים, או הומוגנית. תוסף מערכות ייצור ההפקדה bioink הנפתח ידי שחרור או שכבה אחר שכבה באמצעות מזרקים וטיפים חד פעמי על במה מבוקרת מחשב מסוגל לנוע בכיווני x, y, z. באמצעות תוכנת מחשב, הארכיטקטורה של פיגומים מודפסים ניתן להשפיע בקלות בהתאם לדרישות של היישום. שלא כמו טכניקות קונבנציונליות, טכנולוגיות תלת-ממדיות רפואיות (הדמיית תהודה מגנטית, טומוגרפיה ממוחשבת) ניתן לשלב עיצובים, יצירת מבנה מטופל ספציפי. שיטות אלה גם מאפשרות את האפשרות של ייצור תחליפי כלי דם כי מבנים מיוצרים עם l גבוה יותרצפיפות מהספריה תא, המאפשר אינטראקציות תא-תא ושיפור הסיכוי לsurviva לאחר ההשתלה. מדפסת Palmetto היא מערכת רב-מתקן תלת-ממדית בנויה מותאם אישית שמשתמשת בשיטות ייצור הרובוטית לתכנות כדי ליצור מבנים תלת-ממדיים הטרוגנית רקמה (איור 1). זה מאפשר את השימוש בריבוי של חומרים בשילובים ייחודיים לייצר מבנים הטרוגנית. האתחול של bioprinter הוא אחד הצעדים החשובים ביותר בbioprinting כי זה מאפשר לך להגדיר מגוון רחב של פרמטרים כדי לייעל את printability של מבני bioprinted. Bioprinter כולל תהליך סוג אצווה עם רצפי הפעלה, תפעול וכיבוי נשלטים על ידי בקר מתוכנת היגיון (PLC), שבו המשתמש פועל באמצעות לוח בקרת מסך מגע אינטראקטיבי (איור 1,). על מנת למנוע זיהום של ביוחומרים הגיוניים bioprinter מוקף בפולי חיובי בלחץ (methacrylate מתיל) קאמרי (PMMA) עם arrestance יעילות גבוהה חלקיקים (HEPA) -filtered מערכת זרימת האוויר (איור 1, B, C). הפנים של המדפסת ניתן לעקר באמצעות המקורות מובנים אור אולטרה סגול (איור 1, D). הרכיב של bioprinter המרכזי הוא רובוט מיצוב תכנות מלא שיכול reproducibly למקם קצה מתקן עם דיוק של 10 מיקרומטר (איור 1, E). ישנם שלושה מכשירי, אשר מסוגל להפקיד בנפחים קטנים כמו 230 NL באמצעות בורגי (איור 1, F). הם באופן עצמאי לתכנות באמצעות מחשבים נפרדים ששולטים פרמטרים הדפסה עבור כל מתקן (איור 1, G). מחלק רוטרי הבורג מנצל את הסיבוב של בורג מונע במנוע להעביר bioink את מזרק ומתוך קצה המזרק. מכשירי אלה רכובים על גבי pneumaticalקן כלי ly המבוקר (איור 2 א, ב &#39;), המאפשר לרובוט לעבור מנפק רכוב על גבי הזרוע הרובוטית Z-הציר בשליטה מתוכנתת (איור 1, H). רובוט XYZ מקבל הוראות הדפסה מתוכנת עיצוב מחשב עם מערכת הפעלה (איור 1, I). כל תכנית מכילה מקומות מחלק, שגרה כיול, ופרוטוקולי שינוי-מנפק. העיצוב של מבנים שנוצרו בעיקר מורכב מXYZ קואורדינטות שבו כל מתקן יהיה להפקיד חומר. Bioprinter כולל שני חיישנים אופטיים אור (איור 2 ג) הקובעים את XYZ קואורדינטות של סוף קצה מזרק. חיישנים אלו שולחים לתאם מידע לרובוט, אשר משתמש בם כדי לחשב את עמדות של קצות קצה מתקן. יש לייזר עקירה נוסף (איור 2 ד) שמקרין קרן לייזר אדומה 633 ננומטר דיודה של גודל נקודה 30 x 100 מיקרומטר למדוד מרחק עם AccuraCY של 0.1 מיקרומטר. כאשר הקרן היא מאוד ממוקדת הרובוט קובע את מרחק Z של משטח ההדפסה. מדידה זו, ומדידת חיישני אור האופטית של סוף הקצה בZ, מאפשר חישוב מדויק Z קואורדינטות המשמש למקום קצה המתקן ביחס למשטח ההדפסה. הטיפים מנפק להעביר רוחבי ואנכי דרך חיישן אור האופטי X-הציר בכיוון כדי למצוא את מרכזי Y ו- Z, ורוחבי באמצעות חיישן ציר Y כדי למצוא את המרכז של ציר ה- X. משטח ההדפסה ממופה באמצעות הנוסחא למישור שטוח בחלל XYZ: + גרזן על ידי + CZ = ד כדי לקבוע היכן הוא ביחס למשטח העמדה של סוף הקצה מחלק. שלב המדפסת (איור 1, J) מחזיק מדגם צלחת פטרי עד 80 מ&quot;מ קוטר ומשתמש אמבט מים הסירקולציה המחודשת כדי לשמור על הטמפרטורה הקבועה (איור 1, K). טמפרטורת שלב ניתן להגדיר בטווח של -20 ונשארה יציב ב. יש מצלמה USB רכובעל Z-זרוע הרובוט לספק תצוגה מוגדלת של קצה מחלק בתהליך ההדפסה (איור 1, L). יש מצלמה שנייה רכובה לעבר החלק העליון של הפנים התא שמספק תצוגה של bioprinter מלאה בתהליך ההדפסה (איור 1, L). תוכנת ציור תכנון בעזרת מחשב קובע את הדפוס בתצהיר ומאפשרת למשתמש ליצור טיפות במרווחים בהדרגה ומבנים מורכבים (איור 3). מסלולים תלת ממדים יכולים להיות מקודדים באופן ידני לתוך תוכנת עיצוב המדפסת תואמת או מיובא מתוכנה נפרדת בעזרת מחשב ציור עיצוב (איור 4, טבלת 1). תוכנת המדפסת תואמת מאפשרת וריאציות של פרמטרים כגון הדפסה בשיטה בתצהיר (תצהיר אגל בודד או בתצהיר מסלול רציף), גיאומטריה תלת ממדית של המסלולים, שיעור בתצהיר, מרחק בין קצה קצה המזרק וsubstמשטח הדפסת שיעור, משך הזמן להפקיד ירידה בודדת, והגובה ולהאיץ את המזרק הוא הרים בין בתצהיר של הטיפות. כל תכנית מכילה מקומות XYZ מחלק, שגרות כיול קצה, ופרוטוקולים משתנים מתקן לספק סביבת סטרילית, ללא התערבות מפעיל, במהלך הדפסה. בקר ההיגיון לתכנות (PLC) של הרובוט מקבל הוראות מהמחשב פועלות תוכנת העיצוב ושולט בעיתוי של אירועים מהבקרים החיצוניים (למשל, מכשירי). כדי לעשות זאת, PLC משתמש במנגנון לולאה לשלוט מכשירי , מכשיר רובוטי מיצוב, וגורמים סביבתיים. bioprinting ישיר לכתוב תלת ממדי ניצול, מערכת מחלק נוזלית סיבובי בורג מאפשר התהליך של הפקדת תאים להיות יותר יעיל, מדויק, וקל יותר משיטות קודמות. מחקר זה מראה bioprinter נבנה מותאם אישית הוא מסוגל לייצר לספירהמבני הידרוג&#39;ל LL-עמוס כדאיות גבוהה תא.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Positioning Robot (JR2000 XYZ)</td>
			<td>Janome&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispensers: SDAV Linear Drive SmartDispensers</td>
			<td>Fishman Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Light Sensors:&#160;</td>
			<td>Keyensce</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Displacement Laser: OD Mini</td>
			<td>SICK</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recirculating Water Bath: Polystat</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-12122-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB Cameras: Dino-Lite Premier 5MP</td>
			<td>AnMo Electrionics/YSC Technologies</td>
			<td>AD7013MT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printer-Compatible Computer Design Software: JR-C Points</td>
			<td>Janome</td>
			<td></td>
			<td>Comes with purchase of Janome Robot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer-Aided Design Drawing Software: Visual PathBuilder</td>
			<td>RatioServ</td>
			<td></td>
			<td>Can be downloaded at: www.ratioserv.com/index.php/downloads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printer 3 cc Syringes:&#160;</td>
			<td>Fishman Corporation</td>
			<td>122051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>22 G Dispenser Tips</td>
			<td>Fishman Corporation</td>
			<td>Z520122&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride Dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>10035-04-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcine Gelatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9000-70-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium Dioxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>13462-67-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protanal LF 20/40 Alginate (Sodium Alginate)</td>
			<td>FMC BioPolymer</td>
			<td>9005-38-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7647-01-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene Glycol</td>
			<td>Mallinckrodt Baker, Inc</td>
			<td>9300-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Periodate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7790-28-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hADSC</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>PT-5006</td>
			<td>Store in vials in liquid nitrogen until use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle&#39;s Medium</td>
			<td>Gibco Life Technologies</td>
			<td>11965-092</td>
			<td>Warm in 37&#176;C water before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin/EDTA</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>CC-5012</td>
			<td>Warm in 37&#176;C water before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcein AM</td>
			<td>Gibco Life Technologies</td>
			<td>C3100MP</td>
			<td>Store in the dark at -80&#176;C until use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Live/Dead Mammalian Viability Assay Kit</td>
			<td>Invitrogen Life Technologies</td>
			<td>L-3224</td>
			<td>Store in the dark at -80&#176;C until use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MES Hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M2933</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Hydroxysuccinimide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>130672</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-ethyl-(dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E1769&#160;</td>
			<td>10 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate-Buffered Saline, +Calcium, +Magnesium</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14040133</td>
			<td>Warm in 37&#176;C water before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate-Buffered Saline, -Calcium, -Magnesium</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14190144</td>
			<td>Warm in 37&#176;C water before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RGD Peptides</td>
			<td>International Peptides</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 546 Phalloidin Stain</td>
			<td>Invitrogen Life Technologies</td>
			<td>A22283</td>
			<td>Store at -20&#176;C until use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(4&#8217;, 6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) (DAPI) Stain</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>R37606</td>
			<td>Store at -20&#176;C until use</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

viability of bioprinted cellular constructs using a three dispenser cartesian printer

Tissue engineering has centralized its focus on the construction of replacements for non-functional or damaged tissue. The utilization of three-dimensional bioprinting in tissue engineering has generated new methods for the printing of cells and matrix to fabricate biomimetic tissue constructs. The solid freeform fabrication (SFF) method developed for three-dimensional bioprinting uses an additive manufacturing approach by depositing droplets of cells and hydrogels in a layer-by-layer fashion. Bioprinting fabrication is dependent on the specific placement of biological materials into three-dimensional architectures, and the printed constructs should closely mimic the complex organization of cells and extracellular matrices in native tissue. This paper highlights the use of the Palmetto Printer, a Cartesian bioprinter, as well as the process of producing spatially organized, viable constructs while simultaneously allowing control of environmental factors. This methodology utilizes computer-aided design and computer-aided manufacturing to produce these specific and complex geometries. Finally, this approach allows for the reproducible production of fabricated constructs optimized by controllable printing parameters.

התוצאות מראות bioprinter מסוגלת הפקדת הידרוג תא-לאדן במקומות תלת ממדים ספציפיים באופן מדויק ועקבי באמצעות תוכנה בעזרת מחשב. תוכנות אלה קובעות את המיקום של כל טיפה ולשלוט רבים של הפרמטרים לבקבוק (איור 3,4). הדירות של bioprinter להפקיד כראוי בביו-חומרים היא יסוד להצלחה ש?...

Watch this Scientific Journal Video about Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer at JoVE.com

Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer

A Cartesian bioprinter was designed and fabricated to allow multi-material deposition in precise, reproducible geometries, while also allowing control of environmental factors. Utilizing the three-dimensional bioprinter, complex and viable constructs may be printed and easily reproduced.

כדאיות של מבנים ניידים Bioprinted באמצעות מדפסת הקרטזיאני Dispenser שלוש

Tissue engineering has centralized its focus on the construction of replacements for non-functional or damaged tissue. The utilization of ...

viability-bioprinted-cellular-constructs-using-three-dispenser

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.9K Views.  Medical University of South Carolina. A Cartesian bioprinter was designed and fabricated to allow multi-material deposition in precise, reproducible geometries, while also allowing control of environmental factors. Utilizing the three-dimensional bioprinter, complex and viable constructs may be printed and easily reproduced.

Video: Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer

The Three-Dimensional Human Skin Reconstruct Model: a Tool to Study Normal  Skin and Melanoma Progression

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells behave differently when they are grown within a 3D extra-cellular matrix and also interact with other cells (1-5). Mouse models have been broadly utilized to study tissue morphogenesis in vivo. However mouse and human skin have significant differences in cellular architecture and physiology, which makes it difficult to extrapolate mouse studies to humans. Since melanocytes in mouse skin are mostly localized in hair follicles, they have distinct biological properties from those of humans, which locate primarily at the basal layer of the epidermis. The recent development of 3D human skin reconstruct models has enabled the field to investigate cell-matrix and cell-cell interactions between different cell types. The reconstructs consist of a "dermis" with fibroblasts embedded in a collagen I matrix, an "epidermis", which is comprised of stratified, differentiated keratinocytes and a functional basement membrane, which separates epidermis from dermis. Collagen provides scaffolding, nutrient delivery, and potential for cell-to-cell interaction. The 3D skin models incorporating melanocytic cells recapitulate natural features of melanocyte homeostasis and melanoma progression in human skin. As in vivo, melanocytes in reconstructed skin are localized at the basement membrane interspersed with basal layer keratinocytes. Melanoma cells exhibit the same characteristics reflecting the original tumor stage (RGP, VGP and metastatic melanoma cells) in vivo. Recently, dermal stem cells have been identified in the human dermis (6). These multi-potent stem cells can migrate to the epidermis and differentiate to melanocytes.

In this report, we describe the three-dimensional skin reconstruct model which mimics human skin in architecture and composition. Melanocyte physiology, melanoma progression and the fate of dermal stem cells have been investigated using the skin reconstruct model. The model is also useful as a preclinical tool for drug assessment.

עור תלת ממדי האדם לשחזר דגם: ככלי מחקר עור רגיל התקדמות מלנומה

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells ...

Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer

Bioprinting has a wide range of applications and significance, including tissue engineering, direct cell application therapies, and biosensor microfabrication.1-10 Recently, thermal inkjet printing has also been used for gene transfection.8,9 The thermal inkjet printing process was shown to temporarily disrupt the cell membranes without affecting cell viability. The transient pores in the membrane can be used to introduce molecules, which would otherwise be too large to pass through the membrane, into the cell cytoplasm.8,9,11
The application being demonstrated here is the use of thermal inkjet printing for the incorporation of fluorescently labeled g-actin monomers into cells. The advantage of using thermal ink-jet printing to inject molecules into cells is that the technique is relatively benign to cells.8, 12 Cell viability after printing has been shown to be similar to standard cell plating methods1,8. In addition, inkjet printing can process thousands of cells in minutes, which is much faster than manual microinjection. The pores created by printing have been shown to close within about two hours. However, there is a limit to the size of the pore created (~10 nm) with this printing technique, which limits the technique to injecting cells with small proteins and/or particles. 8,9,11
A standard HP DeskJet 500 printer was modified to allow for cell printing.3, 5, 8 The cover of the printer was removed and the paper feed mechanism was bypassed using a mechanical lever. A stage was created to allow for placement of microscope slides and coverslips directly under the print head. Ink cartridges were opened, the ink was removed and they were cleaned prior to use with cells. The printing pattern was created using standard drawing software, which then controlled the printer through a simple print command. 3T3 fibroblasts were grown to confluence, trypsinized, and then resuspended into phosphate buffered saline with soluble fluorescently labeled g-actin monomers. The cell suspension was pipetted into the ink cartridge and lines of cells were printed onto glass microscope cover slips. The live cells were imaged using fluorescence microscopy and actin was found throughout the cytoplasm. Incorporation of fluorescent actin into the cell allows for imaging of short-time cytoskeletal dynamics and is useful for a wide range of applications.13-15

A description of the methods used to convert an HP DeskJet 500 printer into a bioprinter. The printer is capable of processing living cells, which causes transient pores in the membrane. These pores can be utilized to incorporate small molecules, including fluorescent G-actin, into the printed cells.

יצירת חולף קרום התא הנקבוביות באמצעות מדפסת הזרקת דיו רגילה

Bioprinting has a wide range of applications and significance, including tissue engineering, direct cell application therapies, and biosensor ...

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

In vivo כמותי הערכת מבנה שריר הלב, תפקוד, זלוף ואת הכדאיות שימוש טומוגרפיה לב מיקרו שחושב

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

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 ...

Layered Alginate Constructs: A Platform for Co-culture of Heterogeneous Cell Populations

Many load bearing tissues possess structurally and functionally distinct regions, typically accompanied by different cell phenotypes with differential mechanosensing characteristics. Engineering and analysis of these tissue types remain a challenge. Layered hydrogel constructs provide an opportunity for investigating the interactions among multiple cell populations within single constructs. Alginate hydrogels are both biocompatible and allow for easy isolation of cells after experimentation. Here, we describe a method for the development of small sized dual layered alginate hydrogel discs. This process maintains high cell viability of human mesenchymal stem cells during the formation process and these layered discs can withstand unconfined cyclic compression, commonly used for stimulation of hMSCs undergoing chondrogenesis. These layered constructs can potentially be scaled up to include additional levels, and also be used to segregate cell populations initially after layering. This dual layer alginate hydrogel culture platform can be used for many different applications including engineering and analysis of cells of load bearing tissues and co-cultures of other cell types.

Engineering and analysis of load bearing tissues with heterogeneous cell populations are still a challenge. Here, we describe a method for creating bi-layered alginate hydrogel discs as a platform for co-culture of diverse cell populations within one construct.

בונה אלגינט Layered: פלטפורמה עבור Co-תרבות של אוכלוסיות תאים הטרוגניות

Many load bearing tissues possess structurally and functionally distinct regions, typically accompanied by different cell phenotypes with differential ...

Imaging Cell Viability on Non-transparent Scaffolds &#8212; Using the Example of a Novel Knitted Titanium Implant

Intervertebral disc degeneration and disc herniation is one of the major causes of lower back pain. Depletion of extracellular matrix, culminating in nucleus pulposus (NP) extrusion leads to intervertebral disc destruction. Currently available surgical treatments reduce the pain but do not restore the mechanical functionality of the spine. In order to preserve mechanical features of the spine, total disc or nucleus replacement thus became a wide interest. However, this arthroplasty era is still in an immature state, since none of the existing products have been clinically evaluated.
This study intends to test the biocompatibility of a novel nucleus implant made of knitted titanium wires. Despite all mechanical advantages, the material has its limits for conventional optical analysis as the resulting implant is non-transparent. Here we present a strategy that describes in vitro visualization, tracking and viability testing of osteochondro-progenitor cells on the scaffold. This protocol can be used to visualize the efficiency of the cleaning protocol as well as to investigate the biocompatibility of these and other non-transparent scaffolds. Furthermore, this protocol can be used to show adherence pattern of cells as well as cell viability and proliferation rates on/in the scaffold. This in vitro biocompatibility testing assay provides a propitious tool to analyze cell-material interaction in non-transparent and opaque scaffolds.

Imaging Cell Viability on Non-transparent Scaffolds &amp;#8212; Using the Example of a Novel Knitted Titanium Implant

Here we present a fluorophore based imaging technique to detect cell viability on a non-transparent titanium scaffold as well as to detect glimpses of the scaffold impurities. This protocol troubleshoots the drawback of imaging cell-cell or cell-metal interactions on non-transparent scaffolds.

כדאיות התא הדמיה על פיגומים ללא שקוף - לפי הדוגמה של שתל טיטניום סרוגה Novel

Intervertebral disc degeneration and disc herniation is one of the major causes of lower back pain. Depletion of extracellular matrix, culminating in ...

Treatment of Ligament Constructs with Exercise-conditioned Serum: A Translational Tissue Engineering Model

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, and translation of findings is often poor. Thus, there is ample opportunity for alternative experimental approaches. Here we present an approach in which human cells are isolated from human anterior cruciate ligament tissue remnants, expanded in culture, and used to form engineered ligaments. Exercise alters the biochemical milieu in the blood such that the function of many tissues, organs and bodily processes are improved. In this experiment, ligament construct culture media was supplemented with experimental human serum that has been &#39;conditioned&#39; by exercise. Thus the intervention is more biologically relevant since an experimental tissue is exposed to the full endogenous biochemical milieu, including binding proteins and adjunct compounds that may be altered in tandem with the activity of an unknown agent of interest. After treatment, engineered ligaments can be analyzed for mechanical function, collagen content, morphology, and cellular biochemistry. Overall, there are four major advantages versus traditional monolayer culture and animal models, of the physiological model of ligament tissue that is presented here. First, ligament constructs are three-dimensional, allowing for mechanical properties (i.e., function) such as ultimate tensile stress, maximal tensile load, and modulus, to be quantified. Second, the enthesis, the interface between boney and sinew elements, can be examined in detail and within functional context. Third, preparing media with post-exercise serum allows for the effects of the exercise-induced biochemical milieu, which is responsible for the wide range of health benefits of exercise, to be investigated in an unbiased manner. Finally, this experimental model advances scientific research in a humane and ethical manner by replacing the use of animals, a core mandate of the National Institutes of Health, the Center for Disease Control, and the Food and Drug Administration.

We present a model of ligament tissue in which three-dimensional constructs are treated with the human exercise-conditioned serum and analyzed for collagen content, function, and cellular biochemistry.

טיפול של רצועות ליגמנט עם תרגיל ממוזג בסרום: רקמות תרגום הנדסה דגם

In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

Fabrication of a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment Array

Cellular microenvironments consist of a variety of cues, such as growth factors, extracellular matrices, and intercellular interactions. These cues are well orchestrated and are crucial in regulating cell functions in a living system. Although a number of researchers have attempted to investigate the correlation between environmental factors and desired cellular functions, much remains unknown. This is largely due to the lack of a proper methodology to mimic such environmental cues in vitro, and simultaneously test different environmental cues on cells. Here, we report an integrated platform of microfluidic channels and a nanofiber array, followed by high-content single-cell analysis, to examine stem cell phenotypes altered by distinct environmental factors. To demonstrate the application of this platform, this study focuses on the phenotypes of self-renewing human pluripotent stem cells (hPSCs). Here, we present the preparation procedures for a nanofiber array and the microfluidic structure in the fabrication of a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) array. Moreover, overall steps of the single-cell profiling, cell staining with multiple fluorescent markers, multiple fluorescence imaging, and statistical analyses, are described.

This article describes the detailed methodology to prepare a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) array for high-throughput manipulation of physical and chemical cues mimicking in vivo cellular microenvironments and to identify the optimal cellular environment for human pluripotent stem cells (hPSCs) with single-cell profiling.

ייצור של מערך מרובבת MicroEnvironment הסלולר מלאכותי

Cellular microenvironments consist of a variety of cues, such as growth factors, extracellular matrices, and intercellular interactions. These cues are ...

Calorespirometry: A Powerful, Noninvasive Approach to Investigate Cellular Energy Metabolism

Many cell lines used in basic biological and biomedical research maintain energy homeostasis through a combination of both aerobic and anaerobic respiration. However, the extent to which both pathways contribute to the landscape of cellular energy production is consistently overlooked. Transformed cells cultured in saturating levels of glucose often show a decreased dependency on oxidative phosphorylation for ATP production, which is compensated by an increase in substrate-level phosphorylation. This shift in metabolic poise allows cells to proliferate despite the presence of mitochondrial toxins. In neglecting the altered metabolic poise of transformed cells, results from a pharmaceutical screening may be misinterpreted since the potentially mitotoxic effects may not be detected using model cell lines cultured in the presence of high glucose concentrations. This protocol describes the pairing of two powerful techniques, respirometry and calorimetry, which allows for the quantitative and noninvasive assessment of both aerobic and anaerobic contributions to cellular ATP production. Both aerobic and anaerobic respirations generate heat, which can be monitored via calorimetry. Meanwhile, measuring the rate of oxygen consumption can assess the extent of aerobic respiration. When both heat dissipation and oxygen consumption are measured simultaneously, the calorespirometric ratio can be determined. The experimentally obtained value can then be compared to the theoretical oxycaloric equivalent and the extent of the anaerobic respiration can be judged. Thus, calorespirometry provides a unique method to analyze a wide range of biological questions, including drug development, microbial growth, and fundamental bioenergetics under both normoxic and hypoxic conditions.

This protocol describes calorespirometry, the direct and simultaneous measurement of both heat dissipation and respiration, which provides a noninvasive approach to assess energy metabolism. This technique is used to assess the contribution of both aerobic and anaerobic pathways to energy utilization by monitoring the total cellular energy flow.

Calorespirometry: גישה חזקה, לא פולשנית כדי לחקור את חילוף החומרים האנרגיה התאית

Many cell lines used in basic biological and biomedical research maintain energy homeostasis through a combination of both aerobic and anaerobic ...

Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling costs. This increasing popularity is partly driven by falling barriers to entry such as system set-up costs and ease of operation. The following protocol presents the design and construction of an Additive Manufacturing Melt Extrusion (ADDME) 3D printer for the fabrication of custom parts and components. ADDME has been designed with a combination of 3D-printed, laser-cut, and online-sourced components. The protocol is arranged into easy-to-follow sections, with detailed diagrams and parts lists under the headings of framing, y-axis and bed, x-axis, extrusion, electronics, and software. The performance of ADDME is evaluated through extrusion testing and 3D printing of complex objects using viscous cream, chocolate, and Pluronic F-127 (a model for bioinks). The results indicate that ADDME is a capable platform for the fabrication of materials and constructs for use in a wide range of industries. The combination of detailed diagrams and video content facilitates access to low-cost, easy-to-operate equipment for individuals interested in 3D printing of complex objects from a wide range of materials.

The aim of this work is to design and construct a reservoir-based melt extrusion three-dimensional printer made from open-source and low-cost components for applications in the biomedical and food printing industries.

עיצוב של מקור פתוח, ביודיו בעלות נמוכה ומזון נמס ההבלטה מדפסת תלת-ממד

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling ...