A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
אנו מציגים פרוטוקול לייצור תפוקה גבוהה של תעלות כלי דם עם גדלים גמישים ודפוסים רצויים על לוח סטנדרטי של שש בארות באמצעות טכנולוגיית הדפסה ביולוגית תלת-ממדית, המכונה כלי על צלחת (VOP). לפלטפורמה זו יש פוטנציאל לקדם את הפיתוח של טיפולים להפרעות הקשורות לאנדותל בסיכון.
חדירות כלי דם היא גורם מפתח בפיתוח טיפולים להפרעות הקשורות לאנדותל פגוע, כגון תפקוד לקוי של האנדותל בעורקים הכליליים ותפקוד לקוי של מחסום הדם-מוח. טכניקות הייצור הקיימות אינן משכפלות כראוי את השונות הגיאומטרית ברשתות כלי הדם בגוף האדם, המשפיעה באופן משמעותי על התקדמות המחלה; יתר על כן, טכניקות אלה כוללות לעתים קרובות הליכי ייצור רב-שלביים המעכבים את הייצור בתפוקה גבוהה הדרושה לבדיקות פרמקולוגיות. מאמר זה מציג פרוטוקול הדפסה ביולוגית ליצירת רקמות כלי דם מרובות עם דפוסים וגדלים רצויים ישירות על לוחות סטנדרטיים של שש בארות, תוך התגברות על אתגרי הרזולוציה והפרודוקטיביות הקיימים בטכנולוגיית הדפסה ביולוגית. גישת ייצור פשוטה הוקמה כדי לבנות שש תעלות חלולות וניתנות לבודר בתוך הידרוג'ל, אשר לאחר מכן רופדו בתאי אנדותל של ורידים טבוריים אנושיים ליצירת אנדותל פונקציונלי ובשל. האופי הנשלט על ידי מחשב של הדפסה ביולוגית בתלת-ממד מבטיח יכולת שחזור גבוהה ודורש פחות שלבי ייצור ידניים בהשוואה לשיטות מסורתיות. זה מדגיש את הפוטנציאל של VOP כפלטפורמה יעילה בעלת תפוקה גבוהה למידול חדירות כלי דם וקידום גילוי תרופות.
רשת כלי הדם בכל גוף האדם מתפקדת כמחסום תחבורה חיוני על ידי ויסות דינמי של חילופי מולקולות ותאים בין הדם והרקמות הסובבות. ויסות זה חיוני למניעת בצקת רקמות ומאפשר חילופי חומרים מזינים ותאים סלקטיביים, ובכך תומך בחילוף חומרים ברקמה והומאוסטזיס1. חדירות אנדותל משתנה, גורם במצבים בריאותיים רבים, משפיעה הן על חומרת המחלה והן על יעילות הטיפול2. אנדותל כלי הדם פועל כמחסום סלקטיבי, המאפשר את המעבר בין כלי דם, רקמות ואיברים. ויסות זה כרוך במספר מנגנונים, כגון סינון בסיסי של מומסים ומולקולות קטנות, שיבוש מכוון של מחסום כלי הדם, והשפעת מולקולות כגון פרוסטגלנדינים וגורמי גדילה על רמות חדירות
1. יצירת קוד G עבור המדפסת הביולוגית
פלטפורמת VOP, הכוללת גמישות בגודל ובתבנית, יוצרה באמצעות מערכת הדפסה ביולוגית מרובת ראשים. תעלות, חלולות ומסוגלות זילוח, נזרעו עם HUVECs כדי להקל על אנדותליאליזציה, ולאחר מכן הוערכו באמצעות בדיקת חדירות (איור 1A). כדי להדגים את יכולת הייצור הרב-ממדית של שיטה זו,.......
תוך ניצול הדיוק, האוטומציה והאופי הנשלט על ידי מחשב של טכנולוגיית הדפסה ביולוגית תלת-ממדית, ביססנו שיטה יעילה לייצור תעלות כלי דם בלוחות סטנדרטיים בעלי שש בארות, שנבחרו בשל התאמתם לקוראי מיקרו-לוחות מסחריים ולמערכי הדמיה במיקרוסקופ. עיצוב הלוח יכול להכיל ערוצים מרובי ג?.......
המחברים מצהירים כי אין אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקי קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון ממשלת קוריאה (משרד המדע והתקשוב, MSIT) [No. NRF-2019R1C1C1009606; מס' 2020R1A5A8018367; ולא. RS-2024-00423107]. מחקר זה נתמך על ידי התוכנית לפיתוח ביו וטכנולוגיה רפואית של מענקי NRF במימון MSIT [No. NRF-2022M3A9E4017151 ולא. NRF-2022M3A9E4082654]. עבודה זו נתמכה על ידי התוכנית לחדשנות טכנולוגית [מס' 20015148] ופרויקט האלכימאי [מס' 20012378] במימון משרד המסחר, התעשייה והאנרגיה (MOTIE, קוריאה). עבודה זו נתמכה גם על ידי המכון הקוריאני לתכנון והערכה לטכנולוגיה במזון, חקלאות וייעור (IPET) באמצעות התוכנית לטכנולוגיות חקלאות והתכנסות מזון לפיתוח כוח אדם מחקרי, במימון משרד ה....
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10 mL Serological Pipette | SPL | SPL 91010 | |
10 mL syringe | Shinchang Medical | ||
15 mL conical tube | SPL | 50015 | |
3D Bioprinter | T&R Biofab | 3DX-Printer | |
6-well plate | SPL | 37206 | |
Biological Safety Cabinets | CHC LAB | PCHC-777A2-04, | |
Brightfield Inverted Microscopes | Leica | DMi1 | |
Cell Counting Kit (CCK8) | GlpBio | GK10001 | |
Cell Counting Kit (CCK8) | GlpBio | GK10001 | |
Cell Culture Flask 75T | SPL | 70075 | |
Corning Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) Basement Membrane Matrix, LDEV-free, 10 mL | Corning | 354230 | |
Distilled water | |||
DMEM/F12 | Gibco | 11320033 | |
DMSO, Cell Culture Grade | Sigma aldrich | D2438 | |
Dow-Corning, PDMS-Sylgard 184a Kit | DOW | DC-184 | |
DOWSIL SE 1700 Clear W/C 1.1 KG Kit | DOW | 2924404 | |
D-PBS - 1x | Welgene | LB001-01 | |
Endothelial Cell Growth Medium MV 2 (Ready to use) | Promocell | C-22022 | |
Eppendorf Micro pipette(1000,200,100,20,10) | eppendorf | ||
Ethyl Alcohol 99.9% | Duksan | D5 | |
Excel | Microsoft | ||
Fibrinogen from bovine plasma | Sigma Aldrich | F8630-1G | |
FITC Dextran 70 kDa | Sigma Aldrich | 46945-100MG-F | |
Fluorescent beads (1.0 μm, green) | Sigma Aldrich | L1030-1ML | |
GelMA-powder (Gelatin methacrylate) 50 g | 3D Materials | 20JT29 | |
Gibco, Recovery Cell Culture Freezing Medium, 50 mL | Gibco | ||
HUVECs (Human Umbillical Vein Endothelial Cells) | Promocell | ||
ImageJ software | NIH | ||
Incubator | Thermo SCIENTIFIC | Forma STERI-CYCLE i160 CO2 Incubator | |
Invitrogen, Live/dead viability/cytotoxicity Kit (for mammalian cells) | Thermo Fisher | L3224 | |
Lithium Phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphate powder | Tokoyo Chemical Industry CO. | 85073-19-4 | |
Marienfeld Superior, Counting chamber cover | Marienfeld Superior | ||
Marienfeld Superior, Hemocytometer, cell counting chamber | Marienfeld Superior | HSU-0650030 | |
Microcentrifuge | eppendorf | Centrifuge 5920 R | |
NCViewer.com | |||
Nitrogen tank | WORTHINGTON INDUSTRIES | LS750 | |
Omnicure UV Laser | EXCELITAS | SERIES 1500 | |
Parafilm M | amcor | PM-996 | |
Penicillin-Streptomycin Solution (100x) | GenDEPOT | CA005-010 | |
Planetary Mixer | THINKY CORPORATION, japan | ARE-310 | |
Plasma treatment machine | FEMTO SCIENCE | CUTE-1MPR | |
Pluronic F-127 | Sigma aldrich | P2443-250G | |
Pre-made buffer, (P2007-1) 10x PBS | Biosesang | PR4007-100-00 | |
Reagent storage cabinet | ZIO FILTER TECH | SC2-30F-1306D1-BC | |
Real time Live cell Imaging Microscope | Carl ZEISS | ||
Refrigerator | SAMSUNG | RT50K6035SL | |
ROCKER 2D digital | IKA | 4003000 | |
Scoop-Spatula | CacheBy | SL-SCO7001-EA | |
sigma,Trypsin-EDTA solition, 0.25% | Sigma aldrich | T4049-100ML | |
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Thermo Fisher scientific | 151-21-3 | |
Syringe Barrel Tip Cap | FISNAR | 3051806 | |
Tally counter | Control Company | C23-147-050 | |
Tapered Nozzle (18 G) | Mushashi | TPND-18G-U | |
Tapered Nozzle (22 G) | Mushashi | TPND-22G-U | |
Tapered nozzle 20 G | Musashi | TPND-20G-U | |
Thrombin from bovine plasma | Sigma Aldrich | T7326-1KU | |
Timer, 4-channel | ETL | SL.Tim3005 | |
Trypan Blue Solution 0.4% | Gibco | 15250061 | |
Trypsin Neutralizing Solution | Promocell | C-41120 | |
UG 24 mL UG ointment jar | Yamayu | No. 3-53 | |
UG 58 mL UG ointment jar | Yamayu | No. 3-55 | |
Water Bath | DAIHAN Scientific | WB-11 | |
Weight machine | Sartorius | bce2241-1skr |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved