Высокопроизводительный метод биопечати для моделирования проницаемости сосудов в стандартных шестилуночных планшетах с гибкостью размера и рисунка

Summary

Мы представляем протокол высокопроизводительного производства сосудистых каналов с гибкими размерами и желаемыми узорами на стандартном шестилуночном планшете с использованием технологии 3D-биопечати, называемой сосудами на пластине (VOP). Эта платформа обладает потенциалом для продвижения разработки терапевтических средств для лечения заболеваний, связанных с нарушенным эндотелием.

Abstract

Проницаемость сосудов является ключевым фактором в разработке методов лечения заболеваний, связанных с нарушением эндотелия, таких как эндотелиальная дисфункция в коронарных артериях и нарушение функции гематоэнцефалического барьера. Существующие методы изготовления не позволяют адекватно воспроизвести геометрические вариации сосудистых сеток в организме человека, что существенно влияет на прогрессирование заболевания; Кроме того, эти методы часто включают в себя многоступенчатые процедуры изготовления, которые препятствуют высокопроизводительному производству, необходимому для фармакологических испытаний. В этой статье представлен протокол биопечати для создания нескольких сосудистых тканей с желаемыми узорами и размерами непосредственно на стандартных шестилуночных планшетах, преодолевая существующие проблемы разрешения и производительности в технологии биопечати. Был разработан упрощенный подход к изготовлению шести полых перфузионных каналов внутри гидрогеля, которые впоследствии были выстланы эндотелиальными клетками пупочной вены человека для формирования функционального и зрелого эндотелия. Компьютерное управление 3D-биопечатью обеспечивает высокую воспроизводимость и требует меньшего количества ручных этапов изготовления по сравнению с традиционными методами. Это подчеркивает потенциал VOP как эффективной высокопроизводительной платформы для моделирования проницаемости сосудов и ускорения разработки лекарств.

Introduction

Сосудистая сеть по всему телу человека функционирует как важнейший транспортный барьер, динамически регулируя обмен молекул и клеток между кровью и окружающими тканями. Эта регуляция необходима для предотвращения отека тканей и обеспечения селективного обмена питательных веществ и клеток, тем самым поддерживая метаболизм тканей и гомеостаз¹. Измененная проницаемость эндотелия, фактор многих заболеваний, влияет как на тяжесть заболевания, так и на эффективность лечения². Эндотелий сосудов действует как селективный барьер, облегчая перенос между сосудами, тканями и органами. Эта регуляция ....

Protocol

1. Генерация G-кода для биопринтера

1. Чтобы создать и визуализировать траекторию печати, посетите онлайн-инструмент моделирования G-кода (например, NCviewer).
2. Нажмите на значок «Новый файл » в интерфейсе, чтобы создать новый файл G-кода.
3. Сгене.......

Discussion

Используя преимущества точности, автоматизации и компьютерного управления технологии 3D-биопечати, мы разработали оптимизированный метод изготовления сосудистых каналов в стандартных шестилуночных планшетах, которые были выбраны из-за их совместимости с коммерчес.......

Materials

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