Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada sunulan jelatin metakril 3D biyobaskı için bir yöntemdir.
Jelatin metakrilopil (GelMA) biyobaskı alanında popüler bir biyomalzeme haline gelmiştir. Bu malzemenin türevi jelatin, hangi memeli kollajen hidrolize edilir. Böylece, arginin-glisin-aspartik asit (RGD) dizileri ve matris metalloproteinaz hedef motifleri (MMP) hücre eki ve bozulma elde yardımcı moleküler zincirleri üzerinde kalır. Ayrıca GelMA'nın oluşum özellikleri çok yönlüdür. Methacrylamid grupları bir materyalin bir fotobaşlatıcının varlığında ışık Radyasyonu altında hızla çapraz bağlanmasına izin verir. Bu nedenle, bu umut verici malzeme ile üç boyutlu (3D) yapıların sentezlemek için uygun yöntemler kurmak için büyük mantıklı. Ancak, düşük viskozitesi GelMA'nın yazdırılabilirliğini kısıtlar. Burada Sunulan yöntemler GelMA hidrojellerin 3D biyobaskı yürütmek için, yani GelMA mikroküreler, GelMA lifleri, GelMA karmaşık yapılar ve GelMA tabanlı mikroakışkan yongaları imalatı. Ortaya çıkan yapılar ve malzemelerin biyouyumluluğu ve baskı yöntemleri tartışılmıştır. Bu protokolün daha önce uygulanan biyomalzemeler ve GelMA arasında bir köprü görevi görebileceğine ve biyomedikal uygulamalar için GelMA tabanlı 3D mimarilerin kurulmasına katkıda bulunabileceğine inanılmaktadır.
Hidrojellerin biyofabrikasyon alanında uygun bir malzeme olduğu düşünülmektedir1,2,3,4. Bunlar arasında, jelatin metakrilopil (GelMA) en çok yönlü biyomalzemelerden biri haline gelmiştir, başlangıçta Van Den Bulcke ve ark.5tarafından 2000 yılında önerilen . GelMA metakrilik anhidrit (MA) ile jelatin doğrudan reaksiyon uğrama ile sentezlenir. Memeli kollajen tarafından hidrolize edilen jelatin, matris metalloproteinaz (MMP) hedef motiflerinden oluşur. Böylece, In vitro üç boyutlu (3D) doku modelleri GelMA tarafından kurulan ideal olarak hücre ve ekstrasellüler matriks arasındaki etkileşimleri taklit edebilir (ECM) in vivo. Ayrıca aljinat gibi diğer bazı hidrojellerde bulunmayan arginin-glisin-aspartik asit (RGD) dizileri GelMA'nın moleküler zincirlerinde kalır. Bu mümkün hidrojel ağları içinde kapsüllü hücrelerin eki gerçekleştirmek için yapar6. Ayrıca, GelMA oluşumu yeteneği umut vericidir. GelMA moleküler zincirlerindeki methacrylamid grupları hafif reaksiyon koşullarında fotobaşlatıcı ile reaksiyona girer ve ışık ışınlanmasına maruz kalındığında kovalent bağlar oluştururlar. Bu nedenle, yazdırılan yapılar, tasarlanan şekilleri basit bir şekilde korumak için hızla çapraz bağlanabilir.
Bu özelliklere dayanarak, doku mühendisliği, temel sitoloji analizi, ilaç taraması ve biyosensing gibi çeşitli uygulamaları yürütmek için bir dizi alan GelMA kullanır. Buna göre, çeşitli üretim stratejileri de7,8,9,10,11,12,13,14gösterilmiştir . Ancak, hala gelma dayalı 3D biyobaskı yürütmek için zor, hangi temel özellikleri nedeniyle. GelMA ısıya duyarlı bir malzemedir. Baskı işlemi sırasında, biyoink fiziksel durumunu korumak için baskı atmosferinin sıcaklığı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Ayrıca, GelMA viskozitesi genellikle diğer ortak hidrojellere göre daha düşüktür (yani, aljinat, kitosan, hyaluronik asit, vb.). Ancak, bu malzeme15ile 3D mimarileri inşa ederken diğer engellerle karşı karşıyayız.
Bu makalede, laboratuarımız tarafından önerilen GelMA'nın 3Boyutlu biyobaskısı için çeşitli yaklaşımlar özetlenir ve basılı numuneler (örneğin, GelMA mikrokürelerinin sentezi, GelMA lifleri, GelMA karmaşık yapıları ve GelMA tabanlı mikroakışkan yongalar) açıklanmaktadır. Her yöntem özel işlevleri vardır ve farklı gereksinimleri ile farklı durumlarda kabul edilebilir. GelMA mikroküreler damlacık boyutunu küçültmek için ekstra dış elektrik kuvveti oluşturan bir elektrodestekli modül tarafından oluşturulur. GelMA lifleri açısından, viskoz sodyum aljinat yardımı ile koaksiyel biyobaskı meme tarafından ekstrüzyon vardır. Buna ek olarak, karmaşık 3D yapıların kurulması bir dijital ışık işleme (DLP) biyoyazıcı ile elde edilir. Son olarak, gelma hidrojel ve geleneksel mikroakışkan yongaları birleştirerek, GelMA tabanlı mikroakışkan yongaları oluşturmak için iki kez crosslinking stratejisi önerilmektedir. Bu protokolün laboratuarımızda kullanılan GelMA biyobaskı stratejilerinin önemli bir özeti olduğuna ve göreceli alanlardaki diğer araştırmacılara ilham kaynağı olabileceğine inanılmaktadır.
1. Hücre culturing
2. GelMA mikrokürelerinin imalatı
3. GelMA lifleri imalatı
4. Kompleks 3D GelMA yapılarının imalatı
NOT: Şekil 3A karmaşık 3D GelMA yapılarının üretim krokisini gösterir.
5. GelMA bazlı mikroakışkan yongaların imalatı
NOT: Şekil 4A, GelMA tabanlı mikroakışkan çipin üretim krokisini gösterir.
GelMA mikrokürelerinin imalatı sırasında, GelMA damlacıkları dış elektrik alan kuvveti ile ayrıldı. Damlacıklar alıcı silikon yağı içine düştüğünde, onlar kuyrukları olmadan standart küresel şekil kaldı. JelMA damlacıkları sulu fazda iken, silikon yağı bir yağ fazı idi olmasıdır. İki evre arasında oluşan yüzey gerilimi GelMA damlacıklarının standart bir küresel şekil tutmasına neden oldu. Hücre yüklü mikrosferler açısından, hücreler bu süreçte yüksek voltajlı elektrik...
Bu makalede, GelMA 3D yapıları, yani GelMA mikroküreler, GelMA lifleri, GelMA karmaşık yapıları ve GelMA tabanlı mikroakışkan yongaları imal etmek için çeşitli stratejiler açıklanmaktadır. GelMA umut verici biyouyumluluk ve oluşum yeteneğine sahiptir ve biyofabrikasyon alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikrosfer yapıları kontrollü ilaç salınımı için uygundur, doku culturing, ve daha fazla tedavi için organizmalar içine enjeksiyon21,
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı (2018YFA0703000), Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No.U1609207, 81827804), Ulusal Doğa Bilimleri Yaratıcı Araştırma Grupları Bilim Fonu tarafından desteklenmiştir. Çin Vakfı (No. 51821093).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 μm filter membrane | Millipore | ||
2-(4-amidinophenyl)-6-indolecarbamidine dihydrochloride (DAPI) | Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China | ||
3D bioprinter | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
405nm wavelength light | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
co-axial nozzle | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
confocal fluorescence microscope | OLYMPUS FV3000 | ||
digital light processing (DLP) bioprinter | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
DLP printer | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
Dulbecco's Modified Eagle Medium with L-glutamine (DMEM/F-12) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
EFL Software | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
fetal bovine serum (FBS) | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
gelatin | Sigma-Aldrich, Shanghai, China | ||
gelatin methacryloyl (GelMA) | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
high voltage power | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
lithium phenyl-2, 4, 6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) | SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China | ||
paraformaldehyde | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
penicillin/streptomycin | Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China | ||
sodium alginate (Na-Alg) | Sigma-Aldrich, Shanghai, China | ||
TRITC phalloidin | Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China | ||
Triton X-100 | Solarbio Co., Ltd., Shanghai, China |
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