Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Bu iletişim kuralı ile yapısal doku mühendislik yapıları 3D baskı için decellularized matrisler (DM) içeren katıştırılmış polylactic asit (PLA) mikroküreler polycaprolactone (PCL) filaman imalatı açıklar.
3D bioprinting biyolojik olarak aktif olan ve istediğiniz boyuta ve geometri özel iskele yaratmayı amaçlamaktadır. Biyolojik ajanlar progenitör hücre, kompozisyon ipuçları onların geçiş, yayılması ve farklılaşma özgün doku reconstitute için önde gelen sunarken termoplastik bir omurga mekanik istikrar için yerel doku benzer sağlayabilir / organ1,2. Ne yazık ki, birçok 3D yazdırma uyumlu, bioresorbable polimerler (örneğin polylactic asit, PLA) 210 ° C sıcaklıkta yazdırılan veya daha yüksek - sıcaklık destekte için zararlıdır. Öte yandan, polycaprolactone (PCL), polyester, farklı bir türü olan bir bioresorbable, daha nazik vekibar bir yazdırma sıcaklık 65 ° c 3D yazdırılabilir malzeme Bu nedenle, olan termal olarak koruyucu bir PLA bariyer içinde yer alan bu hücre dışı decellularized matriks (DM) PCL filaman içinde basılmış ve onun işlevsel uyum içinde kalır. Bu çalışmada, osteokondral onarım için hipotez test edildi uygulama oldu. Bu nedenle, domuz kıkırdak decellularized ve içinde hangi o zaman polycaprolactone (PCL) ile kalıptan çekilmiş polylactic asit (PLA) mikroküreler filaman 3D yapıları ile erimiş ifade modelleme üretmek için saklanmış. Yapıları ile ya da ezelî mikroküreler (PLA-DM/PCL ve PCL(-), sırasıyla) yüzey şekil farklılıkları için değerlendirildi.
Geçerli doku mühendisliği teknikleri kemik, kıkırdak, tendon ve bağ rekonstrüksiyonu gibi klinik uygulamalar için auto - ve allogrefler hasarlı doku onarmak için kullanın. Bu tekniklerin herbirini rutin ilk hasta veya bir kadavra maç donör doku hasat ve sonra donör doku kusuru sitesinde2yerleştirerek klinik pratikte bir "altın standart" olarak gerçekleştirilir. Ancak, bu stratejileri tarafından donör sitesi morbidite, donör sitesi kıtlığı riski enfeksiyon ve istenen geometri maç Greftler bulmakta zorluk büyük kusurları için sınırlıdır. Ayrıca, çalışmalar allogrefler yeniden yapılanma için kullanılan yerel doku3ile karşılaştırıldığında mekanik ve biyolojik özellikleri azalttı göstermiştir. Bunu göz önünde bulundurarak, doku mühendisleri son zamanlarda biyolojik olarak aktif olan ve kusur boyutu ve şekli yeterli sağlarken karşılamak için tasarlanmış özel, karmaşık geometriler üretmek için üç boyutlu (3D) bioprinting için açık var biyolojik remodeling tamamlanana kadar mekanik özellikleri.
İdeal olarak, bir 3D baskılı iskele dahil destekte hücreler lider onların göç, nükleer silahların yayılmasına karşı çevresindeki biyokimyasal cues sunarken bu yerel doku gerekli mekanik kararlılığını koruyabilirsiniz bir polimer omurga oluşacak, farklılaşma ve doku üretim2,5. Ne yazık ki, biyolojik bileşenleri içeren çoğu yapıları jelleri veya otomatik/homogreft yeniden inşası için hedef dokulara yaşadığı vivo içinde kuvvetleri dayanmak için çok zayıf Polimerler ile yapılır. Diğer polimerler polylactic asit (PLA) gibi bioresorbable, 3D yazdırılabilir ve yapısal olarak ses, ama ya da 210 ° C - destekte imalat sırasında ortak basılı olmak imkansız hale üzerinde sıcaklıklarda yazdırılır. Polycaprolactone (PCL) karmaşık türleri morfoloji5,6 hastaya özgü implantlarda imalatı giderek daha popüler hale geldi bir daha düşük sıcaklık (65 ° C), yazdırılan 3D olabilir başka bir FDA onaylı, bioresorbable polimerdir ,7,8,9. Ancak, çoğu bioprinters Pnömatik teknolojisi kullanılarak daha düşük sıcaklıklarda nerede biyolojik etkinlikler sağ salim kalabileceği PCL yazdırmaya imkansız hale. Bugüne kadar bu polimerler otomatik/allogrefler ile entegrasyon bir roman yazdırılabilir biomaterial başarılı olmak henüz. Böyle bir malzeme yokluğunda, bir mühendislik doğru doku doku imar olası yaklaşımdır. Bu nedenle, biz PLA, PCL, birleştirmek aranan ve homogreft matrisler (DM) uygun bir yapı karmaşık dokuları yeniden inşa yetenekli üretmek için her malzeme avantajları kullanmak için decellularized. Bu işlem ilk mekanik mukavemeti vivo içinde kuvvetler ve istenilen doku oluşumu indükler bir yapı içinde katkı maddesi üretim karşılamak için termal kararlılık karşı gerekli sağlayacaktır.
Bir son girişimi söz konusu Engelli adrese, decellularized kıkırdak hücre dışı matriks içinde PCL filamentler, kalıptan çekilmiş termal olarak koruyucu bir PLA bariyer içinde kapsüllemek için uygulanabilirdir yeteneğini koruyarak gösterdik DM çevresindeki ana makine hücreleri2etkilemek için. Bu bizim doku yeniden inşası için klinik olarak etkili yaklaşımlar aramak için ilham kaynağı olmuştur. Mevcut çalışmada, PLA, DM ve PCL (PLA-DM/PCL) dahil tüm-içinde-bir iskele inşa etmek için platform teknolojisi kullanmaktadır.
Amacımız etkinlik ve sonuçta onları çeşitli uygulamalarda kullanmak için yerel doku, daha doğru bir şekilde özetlemek için önerilen roman biofabrication tekniği kullanarak allogrefler yarar geliştirmektir.
1. almak ve mikroküreler ön işleme
2. Microsphere kalite kontrol değerlendirmeler
Not: Bkz. Şekil 1.
3. filament oluşturmak için 3D baskı
4. Filament ile yazdırma
5. kalite kontrol değerlendirme
6. işlevsel test edilmesini yazdırılan yapıları
Not: Alkalen fosfataz (ALP) decellularized matris için bir vekil olarak kapsüllenmiş proteinler filaman üretim işleminden sonra biyolojik olarak aktif olup olmadığını belirlemek için kullanılabilir. ALP bir substrat, p-nitrophenyl fosfat, renksiz sarı yan, p-nitrophenol ve inorganik fosfat, değiştirmek için bir tepkiden tromboksan çünkü ama ALP işlevsel biçimi ise kullanılır.
Eleme sonra mikroküreler Tekdüzen görünür ve toplamları ücretsiz. SEM altında süzülen mikroküreler küçük gözenekleri onların yüzey üzerinde olabilir, ama Şekil 1' de gösterildiği gibi küresel ve pürüzsüz, aksi takdirde olacak. Tüm haddelenmiş filamentler Tekdüzen çapı ve dairesel kesit olmalıdır. Mikroküreler (PLA-DM/PCL) içeren bir filament-ecek-si olmak biraz daha fazla bir mat bir PCL-yalnızca bitirmek (PCL(-)) filaman ba...
Her ikisi de matrisler decellularized ve 3D yazdırılan PCL iskele bağımsız olarak onarım10,11,12yapışma ve kullanımları osteokondral için doğrulama hücrelerin çoğalması izin gösterilmiştir. Decellularized matris doku onarımı Mühendisliği yaklaşımlar kullanımı çok ilgi ve başarı yakın geçmişte2,3,14,<...
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu projenin kısmen bir hibe den pediatrik ortopedi Derneği, Kuzey Amerika (POSNA) tarafından finanse edildi ve Ulusal Sağlık Enstitüleri NIBIB R21EB025378-01 (keşif Biyomühendislik Araştırma Bursu) verin.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sieve machine | Haver & Boecker Tyler | Ro-Tap RX 29-E Pure | |
Sieve 90 um | Fisherbrand | 170328156 | No. 170 |
Sieve 53 um | Fisherbrand | 162513588 | No. 270 |
Sieve 106 um | Fisherbrand | 162018121 | No. 140 |
Sputter coater | Leica | n/a | |
Scanning Electron Microscope | Hitachi, USA | n/a | |
Filabot EX2 | Filabot.com | FB00061 | |
Filabot Spooler | Filabot.com | FB00073 | |
CAPA 6506 | Perstorp | 24980-41-4 | |
Phosphate buffered saline, PBS | Gibco | 10010023 | |
6" Fan | Comfort Zone, Amazon | n/a | |
Ultrasonic Water Bath | Cole Parmer | SK-08895-13 | |
Dreamer | FlashForge | n/a | |
Drum Mixer | Custom made | n/a | Similar piece of equipment: https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&persist=true&ip= no&gclid=CjwKCAjw- dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0 dTjsraEsBGfhMEH7ytx LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_ ixoC9GwQAvD_BwE |
Micro Balance | Mettler Toledo, Fisher Scientific | 01-913-851 | |
Simplify3D | Simplify3D | n/a | |
SolidWorks | SolidWorks | n/a | |
Microspheres | Produced in-house, see concurrently submitted JoVE submission | ||
p-nitrophenyl phosphate, disodium salt, hexahydrate | Millipore | 4876-5GM | |
Phosphatase, alkaline | Roche Diagnostics GmbH | 10 713 023 001 | |
Absorbance Reader | Tecan | Sunrise | |
Tris-HCl Buffer | Sigma-Aldrich | T6455-100ML | |
Heated shaker | New Brunswick Scientific | Excella E24 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır