Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

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.......

Representative Results

Платформа VOP, отличающаяся гибкостью в размерах и шаблонах, была изготовлена с помощью системы биопечати с несколькими головками. Каналы, как полые, так и способные к перфузии, были засеяны HUVEC для облегчения эндотелизации и впоследствии оценены с помощью анализа прон?.......

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.......

Disclosures

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.

Acknowledgements

Эта работа была поддержана грантами Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемыми правительством Кореи (Министерство науки и ИКТ, MSIT) [No. НРФ-2019Р1С1С1009606; No 2020R1A5A8018367; и No. RS-2024-00423107]. Это исследование было поддержано Программой развития биомедицинских и медицинских технологий грантов NRF, финансируемых MSIT [No. НРФ-2022М3А9Е4017151 и No. НРФ-2022М3А9Е4082654]. Эта работа была поддержана Программой технологических инноваций [No 20015148] и Проектом «Алхимик» [No 20012378], финансируемым Министерством торговли, промышленности и энергетики (MOTIE, Корея). Эта работа также была поддержана Кор....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
10 mL Serological PipetteSPLSPL 91010
10 mL syringe Shinchang Medical
15 mL conical tubeSPL50015
3D Bioprinter T&R Biofab3DX-Printer
6-well plate SPL37206
Biological Safety CabinetsCHC LABPCHC-777A2-04, 
Brightfield Inverted MicroscopesLeicaDMi1
Cell Counting Kit (CCK8)GlpBioGK10001
Cell Counting Kit (CCK8)GlpBioGK10001
Cell Culture Flask 75TSPL70075
Corning Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) Basement Membrane Matrix, LDEV-free, 10 mLCorning354230
Distilled water
DMEM/F12Gibco11320033
DMSO, Cell Culture GradeSigma aldrichD2438
Dow-Corning, PDMS-Sylgard 184a KitDOWDC-184
DOWSIL SE 1700 Clear W/C 1.1 KG Kit DOW2924404
D-PBS - 1xWelgeneLB001-01
Endothelial Cell Growth Medium MV 2 (Ready to use)PromocellC-22022
Eppendorf Micro pipette(1000,200,100,20,10)eppendorf
Ethyl Alcohol 99.9%DuksanD5
ExcelMicrosoft
Fibrinogen from bovine plasmaSigma AldrichF8630-1G
FITC Dextran 70 kDaSigma Aldrich46945-100MG-F
Fluorescent beads (1.0 μm, green)Sigma AldrichL1030-1ML
GelMA-powder (Gelatin methacrylate) 50 g3D Materials 20JT29
Gibco, Recovery Cell Culture Freezing Medium, 50 mLGibco
HUVECs (Human Umbillical Vein Endothelial Cells)Promocell
ImageJ softwareNIH
IncubatorThermo SCIENTIFICForma STERI-CYCLE i160 CO2 Incubator
Invitrogen, Live/dead viability/cytotoxicity Kit (for mammalian cells)Thermo FisherL3224
Lithium Phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphate powder Tokoyo Chemical Industry CO.85073-19-4 
Marienfeld Superior, Counting chamber coverMarienfeld Superior
Marienfeld Superior, Hemocytometer, cell counting chamberMarienfeld SuperiorHSU-0650030
MicrocentrifugeeppendorfCentrifuge 5920 R
NCViewer.com
Nitrogen tankWORTHINGTON INDUSTRIESLS750
Omnicure UV LaserEXCELITASSERIES 1500
Parafilm MamcorPM-996
Penicillin-Streptomycin Solution (100x)GenDEPOTCA005-010
Planetary MixerTHINKY CORPORATION, japanARE-310
Plasma treatment machineFEMTO SCIENCECUTE-1MPR
Pluronic F-127Sigma aldrichP2443-250G
Pre-made buffer, (P2007-1) 10x PBSBiosesangPR4007-100-00
Reagent storage cabinetZIO FILTER TECHSC2-30F-1306D1-BC
Real time Live cell Imaging MicroscopeCarl ZEISS
RefrigeratorSAMSUNGRT50K6035SL
ROCKER 2D digitalIKA4003000
Scoop-SpatulaCacheBySL-SCO7001-EA
sigma,Trypsin-EDTA solition, 0.25%Sigma aldrichT4049-100ML
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)Thermo Fisher scientific151-21-3
Syringe Barrel Tip CapFISNAR3051806
Tally counterControl Company C23-147-050
Tapered Nozzle (18 G)MushashiTPND-18G-U
Tapered Nozzle (22 G)MushashiTPND-22G-U
Tapered nozzle 20 GMusashiTPND-20G-U
Thrombin from bovine plasmaSigma AldrichT7326-1KU
Timer, 4-channelETLSL.Tim3005
Trypan Blue Solution 0.4%Gibco15250061
Trypsin Neutralizing SolutionPromocellC-41120
UG 24 mL UG ointment jarYamayuNo. 3-53
UG 58 mL UG ointment jarYamayuNo. 3-55
Water BathDAIHAN ScientificWB-11
Weight machineSartoriusbce2241-1skr

References

  1. O'Connor, C., Brady, E., Zheng, Y., Moore, E., Stevens, K. R. Engineering the multiscale complexity of vascular networks. Nat Rev Mater. 7 (9), 702-716 (2022).
  2. Claesson-Welsh, L., Dejana, E., McDonald, D. M. Per....

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

210

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved