A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
* These authors contributed equally
מחקר זה מציג אמבט תרחיף תת-מיקרוג'ל κ-carrageenan חדשני, המציג תכונות מעבר הפיכות מדהימות של שיבוש וביטול חסימה. תכונות אלה תורמות לבניית רקמות ואיברים ביומימטיים בהדפסה ביולוגית תלת-ממדית משובצת. ההדפסה המוצלחת של רקמות דמויות לב/ושט עם רזולוציה גבוהה וצמיחת תאים מדגימה יישומים באיכות גבוהה של הדפסה ביולוגית והנדסת רקמות.
הדפסה ביולוגית תלת-ממדית (תלת-ממדית) משובצת באמצעות אמבט תומך הידרוג'ל גרעיני התפתחה כטכניקה קריטית ליצירת פיגומים ביומימטיים. עם זאת, הנדסה של מדיום מתלה ג'ל מתאים המאזן בין שקיעת ביו-דיו מדויקת לבין כדאיות התא ותפקודו מציבה אתגרים רבים, במיוחד בהשגת התכונות הויסקו-אלסטיות הרצויות. כאן, ג'ל κ-קרגינן חדשני התומך באמבטיה מיוצר באמצעות תהליך טחינה מכני קל לתפעול, המייצר חלקיקים הומוגניים תת-מיקרוסקולריים. תת-מיקרו-ג'לים אלה מפגינים התנהגות זרימה טיפוסית של בינגהאם עם לחץ תפוקה קטן ותכונות של דילול גזירה מהיר, המאפשרות שיקוע חלק של ביו-דיו. יתר על כן, המעבר ההפיך של ג'ל-סול ויכולות הריפוי העצמי של רשת מיקרו-ג'ל κ-carrageenan מבטיחים את השלמות המבנית של מבנים מודפסים, ומאפשרים יצירת מבני רקמות מורכבים ורב-שכבתיים עם מאפיינים אדריכליים מוגדרים. לאחר ההדפסה, ניתן להסיר בקלות את תת-המיקרו-ג'לים κ-carrageenan באמצעות שטיפת מלח פשוטה עם מאגר פוספטים. הדפסה ביולוגית נוספת עם דיו ביולוגי עמוס תאים מראה כי תאים בתוך מבנים ביומימטיים יש כדאיות גבוהה של 92% ולהרחיב במהירות pseudopodia, כמו גם לשמור על שגשוג חזק, דבר המצביע על הפוטנציאל של אסטרטגיית הדפסה ביולוגית זו לייצור רקמות ואיברים. לסיכום, מדיום תת-מיקרוג'ל κ-קרגינן חדשני זה מתגלה כאפיק מבטיח להדפסה ביולוגית משובצת באיכות יוצאת דופן, הנושא השלכות עמוקות על התפתחות במבחנה של רקמות ואיברים מהונדסים.
פיגומים להנדסת רקמות, כולל סיבים אלקטרו-סובבים, ספוגים נקבוביים והידרוג'לים פולימריים, ממלאים תפקיד מרכזי בתיקון ושחזור של רקמות ואיברים פגומים על ידי מתן מסגרת מבנית התומכת בצמיחת תאים, התחדשות רקמות ושיקום תפקוד איברים 1,2,3. עם זאת, פיגומים מסורתיים נתקלים באתגרים בשכפול מדויק של מבני רקמות מקומיים, מה שמוביל לחוסר התאמה בין הרקמות המהונדסות והטבעיות. מגבלה זו מעכבת ריפוי יעיל של רקמות פגומות, ומדגישה את הצורך הדחוף בהתקדמות בעיצוב פיגומים כדי להשיג ביומימיקרי מדויק יותר. הדפסה ביולוגית תלת מימדית (3D) היא טכניקת ייצור חדשנית הבונה במדויק מבנים מורכבים של רקמות ביולוגיות ש....
1. הכנת אמבט ההשעיה κ -carrageenan sub-microgel
אמבט הג'ל הגרגירי κ-carrageenan נוצר על ידי פירוק מכני של הידרוג'לים בתפזורת לתרחיף ג'ל חלקיקי. המחקר האחרון הראה כי חלקיקי κ-קרגינן הציגו קוטר ממוצע של כ-642 ±-65 ננומטר עם מורפולוגיות אחידות ב-1000 סל"ד של ערבוב מכני15, קטן משמעותית מממדי המיקרו-ג'לים שדווחו בעבר בספרות 16,17,18
הכנת אמבטיות תרחיף תת-מיקרוג'ל κ-carrageenan לשימוש בהדפסה ביולוגית היא תהליך מתוזמר בקפידה הכולל מספר שלבים קריטיים כדי להבטיח שהמדיום המתקבל יציג את התכונות הרצויות לתמיכה בדיו ביולוגי. בתחילה, פתרון κ-carrageenan מוכן על ידי המסת אבקת κ-carrageenan במים deionized בטמפר.......
מחקר זה נתמך על ידי קרן נינגבו למדעי הטבע (2022J121, 2023J159), פרויקט מפתח של הקרן למדעי הטבע של העיר נינגבו (2021J256), הקרן הפתוחה של מעבדת מפתח המדינה להנדסה מולקולרית של פולימרים (אוניברסיטת פודאן) (K2024-35), ומעבדת מפתח לרפואה מדויקת למחלות טרשת עורקים במחוז ג'ג'יאנג, סין (2022E10026). תודה על התמיכה הטכנית על ידי מתקני הליבה, מרכז מדעי הבריאות של אוניברסיטת נינגבו.
....Name | Company | Catalog Number | Comments |
3D bioprinter | Custom-designed | ||
4’,6-Diamidino-2-Phenylindole | Solarbio Life Science | C0065 | Ready-to-use |
405 nm UV light | EFL | XY-WJ01 | |
Cell Counter | Corning | Cyto smart 6749 | |
Confocal laser scanning microscope | Leica | STELLARIS 5 | |
DMEM high glucose | VivaCell | C3113-0500 | High Glucose, with Sodium Pyruvate and L-Glutamine |
Dynamic rotational rheometer | TA Instrument | Discovery HR-20 | |
Esophageal smooth muscle cells | Supplied by the Department of Cell Biology and Regenerative Medicine, Health Science Center, Ningbo University | Primary cells from the rabbit esophagus | |
Fetal bovine serum | UE | F9070L | |
Fluorescein isothiocyanate labeled phalloidin | Solarbio Life Science | CA1610 | 300T |
Gelatin methacrylate | EFL | EFL-GM-60 | 60% substitution |
k-carrageenan | Aladdin | C121013-100g | Reagent grade |
Lithium Phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphinate | Aladdin | L157759-1g | 365~405 nm |
Live-Dead kit | beyotime | C2015M | |
Microplate reader | Potenov | PT-3502B | |
Paraformaldehyde | Solarbio Life Science | P1110 | 4% |
Penicillin/streptomycin | Solarbio Life Science | MA0110 | 100 ´ |
Phosphate buffered saline | VivaCell | C3580-0500 | pH 7.2-7.4 |
Silk fibroin methacrylate | EFL | EFL-SilMA-001 | 39% substitution |
Triton X-100 | Solarbio Life Science | T8200 | |
Trypsin-EDTA | VivaCell | C100C1 | 0.25%, without phenol red |
Explore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved