Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

В этом исследовании представлена новая субмикрогелевая суспензионная ванна с κ-каррагинаном, обладающая замечательными обратимыми переходными свойствами заклинивания-расклинивания. Эти атрибуты способствуют созданию биомиметических тканей и органов при встроенной 3D-биопечати. Успешная печать тканей сердца/пищевода с высоким разрешением и ростом клеток демонстрирует высокое качество биопечати и приложений тканевой инженерии.

Аннотация

Встроенная трехмерная (3D) биопечать с использованием гранулированной гидрогелевой поддерживающей ванны стала критически важным методом для создания биомиметических каркасов. Тем не менее, разработка подходящей гелевой суспензионной среды, которая уравновешивает точное осаждение биочернил с жизнеспособностью и функциональностью клеток, сопряжена с множеством проблем, особенно при достижении желаемых вязкоупругих свойств. Здесь новая ванна с поддержкой геля κ-каррагинана изготавливается с помощью простого в эксплуатации процесса механического измельчения, в результате чего образуются однородные субмикроразмерные частицы. Эти субмикрогели демонстрируют типичное для Бингема текучесть с малым пределом текучести и свойствами быстрого истончения при сдвиге, что способствует плавному осаждению биочернил. Кроме того, обратимый переход гель-соль и способность к самовосстановлению микрогелевой сети κ-каррагинана обеспечивают структурную целостность напечатанных конструкций, позволяя создавать сложные, многослойные тканевые структуры с определенными архитектурными особенностями. После печати субмикрогели κ-каррагинана могут быть легко удалены с помощью простой промывки с буферизацией фосфатами и солевым раствором. Дальнейшая биопечать с использованием биочернил, насыщенных клетками, демонстрирует, что клетки в биомиметических конструкциях обладают высокой жизнеспособностью в 92% и быстро удлиняют псевдоподии, а также поддерживают надежную пролиферацию, что указывает на потенциал этой стратегии биопечати для производства тканей и органов. Таким образом, эта новая субмикрогелевая среда κ-каррагинана представляет собой многообещающее направление для встраиваемой биопечати исключительного качества, имеющей глубокие последствия для разработки in vitro инженерных тканей и органов.

Введение

Тканевые инженерные каркасы, включая электропрядущие волокна, пористые губки и полимерные гидрогели, играют ключевую роль в восстановлении и реконструкции поврежденных тканей и органов, обеспечивая структурную основу, поддерживающую рост клеток, регенерацию тканей и восстановление функции органов 1,2,3. Тем не менее, традиционные каркасы сталкиваются с проблемами точного воспроизведения нативных тканевых структур, что приводит к несоответствию между искусственными и естественными тканями. Это ограничение препятствует эффективному заживлению дефектных тканей, подчеркивая насто....

протокол

1. Приготовление субмикрогелевой суспензионной ванны с κ-каррагинаном

  1. Приготовьте 500 мл ванны с суспензией κ-каррагинана (0,35% масс./об.) путем добавления 1,75 г порошка κ-каррагинана в 500 мл раствора фосфатно-солевого буфера (PBS, pH 7,4) в стеклянном флаконе объемом 1000 мл.
  2. Вставьте в стеклянную бутылку магнитную мешалку диаметром 70 мм, чтобы перемешать водную смесь. Затяните стеклянную крышку бутылки, а затем ослабьте ее на полоборота.
  3. Поместите стеклянную бутылку на водяную баню при температуре 70 °C и нагрейте ее. Включите магнитную мешалку со скоростью 300 оборотов в минуту, поставьте....

Результаты

Гранулированная ванна с κ-каррагинановым гелем была получена путем механического дробления объемных гидрогелей в твердую гелевую суспензию. Самое последнее исследование показало, что частицы κ-каррагинана имеют средний диаметр около 642 ± 65 нм с однородной морфологией при 1000 об/м?.......

Обсуждение

Приготовление субмикрогелевых суспензионных ванн κ-каррагинана для использования в биопечати представляет собой тщательно организованный процесс, который включает в себя несколько критически важных этапов, чтобы убедиться, что полученная среда проявляет желаемые сво?.......

Раскрытие информации

Авторы не имеют финансовой заинтересованности в продуктах, описанных в данной рукописи.

Благодарности

Это исследование было поддержано Фондом естественных наук Нинбо (2022J121, 2023J159), ключевым проектом Фонда естественных наук города Нинбо (2021J256), Открытым фондом Государственной ключевой лаборатории молекулярной инженерии полимеров (Университет Фудань) (K2024-35) и Ключевой лабораторией точной медицины атеросклеротических заболеваний провинции Чжэцзян, Китай (2022E10026). Благодарим за техническую поддержку со стороны Центра медицинских наук Университета Нинбо Core Facilities.

....

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
3D bioprinterCustom-designed
4’,6-Diamidino-2-PhenylindoleSolarbio Life ScienceC0065Ready-to-use
405 nm UV lightEFLXY-WJ01
Cell CounterCorningCyto smart 6749
Confocal laser scanning microscopeLeicaSTELLARIS 5
DMEM high glucoseVivaCellC3113-0500High Glucose, with Sodium Pyruvate and L-Glutamine
Dynamic rotational rheometerTA InstrumentDiscovery HR-20
Esophageal smooth muscle cellsSupplied by the Department of Cell Biology and Regenerative Medicine, Health Science Center, Ningbo UniversityPrimary cells from the rabbit esophagus
Fetal bovine serumUEF9070L
Fluorescein isothiocyanate labeled phalloidinSolarbio Life ScienceCA1610300T
Gelatin methacrylateEFLEFL-GM-6060% substitution
k-carrageenanAladdinC121013-100gReagent grade
Lithium Phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphinateAladdinL157759-1g365~405 nm
Live-Dead kitbeyotimeC2015M
Microplate readerPotenovPT-3502B
ParaformaldehydeSolarbio Life ScienceP1110 4%
Penicillin/streptomycinSolarbio Life ScienceMA0110100 ´
Phosphate buffered salineVivaCellC3580-0500pH 7.2-7.4
Silk fibroin methacrylateEFLEFL-SilMA-00139% substitution
Triton X-100Solarbio Life ScienceT8200
Trypsin-EDTAVivaCellC100C10.25%, without phenol red

Ссылки

  1. Xu, X., et al. Biodegradable engineered fiber scaffolds fabricated by electrospinning for periodontal tissue regeneration. J Biomater Appl. 36 (1), 55-75 (2021).
  2. Amann, E., et al.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

207

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены