Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Bu çalışma, ekstrüzyon parçalanması ile mikrojelleri üretmek, mikrojelleri enjekte edilebilir granüler hidrojellere işlemek ve granüler hidrojelleri biyomedikal uygulamalar için ekstrüzyon baskı mürekkepleri olarak uygulamak için basit, uyarlanabilir ve düşük maliyetli yöntemleri açıklamaktadır.

Özet

Granüler hidrojeller, hidrojel mikropartiküllerinin (yani, "mikrojeller") sıkışmış montajlarıdır. Biyomalzemeler alanında, granüler hidrojeller, enjekte edilebilirlik, mikro ölçekli gözeneklilik ve çoklu mikrojel popülasyonlarını karıştırarak ayarlanabilirlik gibi birçok avantajlı özelliğe sahiptir. Mikrojelleri üretme yöntemleri genellikle yağda su emülsiyonlarına (örneğin, mikroakışkanlar, toplu emülsiyonlar, elektropüskürtme) veya fotolitografiye dayanır, bu da kaynaklar ve maliyetler açısından yüksek talepler sunabilir ve birçok hidrojelle uyumlu olmayabilir. Bu çalışma, ekstrüzyon parçalanması kullanarak mikrojelleri üretmek ve bunları biyomedikal uygulamalar için yararlı granüler hidrojellere (örneğin, 3D baskı mürekkepleri) işlemek için basit ama oldukça etkili yöntemleri detaylandırmaktadır. İlk olarak, dökme hidrojeller (örnek olarak fotokrolinklenebilir hyaluronik asit (HA) kullanılarak), parçalanmış mikrojeller oluşturmak için sırayla daha küçük çaplara sahip bir dizi iğne yoluyla ekstrüde edilir. Bu mikrojel üretim tekniği hızlı, düşük maliyetli ve yüksek oranda ölçeklenebilir. Santrifüjleme ve vakumla çalışan filtreleme yoluyla mikrojelleri granüler hidrojellere sıkıştırma yöntemleri, hidrojel stabilizasyonu için isteğe bağlı çapraz bağlama sonrası ile açıklanmaktadır. Son olarak, parçalanmış mikrojellerden imal edilen granüler hidrojeller, ekstrüzyon baskı mürekkepleri olarak gösterilmektedir. Burada açıklanan örnekler 3D baskı için fotokros bağlanabilir HA kullanırken, yöntemler çok çeşitli hidrojel türleri ve biyomedikal uygulamalar için kolayca uyarlanabilir.

Giriş

Granüler hidrojeller, hidrojel partiküllerinin (yani mikrojellerin) paketlenmesiyle üretilir ve biyomedikal uygulamalar için birçok avantajlı özelliğe sahip heyecan verici bir biyomalzeme sınıfıdır 1,2,3. Partikül yapıları nedeniyle, granüler hidrojeller kesme inceltici ve kendi kendini iyileştiricidir, ekstrüzyon baskı (biyo) mürekkepleri, gömülü baskı için granüler destekler ve enjekte edilebilir terapötikler 4,5,6,7,8,9 olarak kullanılmalarına izin verir.

Protokol

1. Fotoçapraz bağlama kullanarak bir şırınganın içinde dökme hidrojellerin üretilmesi

NOT: Fotoçapraz bağlama kullanılarak bir şırınga içindeki dökme hidrojel imalatına genel bir bakış Şekil 1'de gösterilmiştir. Bu protokol, foto-aracılı tiol-en reaksiyonu kullanarak dökme hidrojelleri üretmek için norbornen modifiye hyaluronik asit (NorHA) kullanır. NorHA sentezi için ayrıntılı prosedürler başka bir yerde açıklanmıştır38. Bununla birlikte, bu protokol herhangi bir fotoçapraz bağlanabilir hidrojele oldukça uyarlanabilir. Daha fazla bilgi için Tartışma bölümüne bakın.

<....

Sonuçlar

Bu protokollerden elde edilen temsili sonuçlar Şekil 3 ve Şekil 6'da gösterilmiştir. Ekstrüzyon parçalanması, çapları 10-300 μm arasında değişen pürüzlü, çokgen şekillere sahip mikrojeller verir (Şekil 3). Ayrıca, dairesellik 0,2 (dairesel değil) ile neredeyse 1 (mükemmel daire) arasında değişir ve en boy oranı 1-3 arasında değişir (Şekil 3). Bu parametreler, parçalanma i.......

Tartışmalar

Burada, ekstrüzyon parçalı mikrojeller kullanılarak granüler hidrojellerin üretilmesi ve santrifüjleme veya vakum tahrikli filtrasyon yoluyla ambalajlanması yöntemleri açıklanmaktadır. Diğer mikrojel üretim yöntemleriyle (yani, mikroakışkanlar, toplu emülsiyonlar, elektropüskürtme, fotolitografi) karşılaştırıldığında, ekstrüzyon parçalanması mikrojel üretimi oldukça hızlı, düşük maliyetli, kolayca ölçeklenebilir ve çok çeşitli hidrojel sistemlerine uygundur. Ayrıca, bu protokol.......

Açıklamalar

Yazarların rekabet eden finansal çıkarları yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından UPenn MRSEC programı (DMR-1720530) ve lisansüstü araştırma bursları (V.G.M ve M.E.P.) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01AR077362 ila J.A.B.) aracılığıyla desteklenmiştir.

....

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
15 mL Plastic Conical Centrifuge TubeCorning430766
30 G NT Premium Series Dispensing TipJensen GlobalJG30-0.5HPXCatalog Number listed here is for 30 G, 0.5" needle. Various sizes are available.
BD Disposable Syringes with Luer-Lok Tips (3 mL)Fisher Scientific14-823-435Catalog Number listed here is for 3 mL syringe. Various sizes are available (14-823-XXX).
Black foldersVarious Vendors
Disposable Probe Needle For Use With Syringes and Dispensing Machines (18 G, 0.5")Grainger5FVH5Catalog Number listed here is for 18 G, 0.5" needle. Various sizes are available.
Disposable Probe Needle For Use With Syringes and Dispensing Machines (23 G, 0.5")Grainger5FVJ3
Disposable Probe Needle For Use With Syringes and Dispensing Machines (27 G, 1.5")Grainger5FVL0
Dulbecco's Phosphate Buffered SalineFisher Scientific14190-250Catalog Number listed here is for a case of 10 x 500 mL bottles.
Durapore Membrane Filter, 0.22 µmMilliporeGVWP04700
Epifluorescent or confocal microscopeVarious VendorsTo visualize microgels and granular hydrogels
Eppendorf Snap-Cap Microcentrifuge Safe-Lock TubesFisher Scientific05-402-25
Extrusion printerCustom-builtOther extrusion printers can be use,d such as commercially available BIOX.
Filter AdaptersFisher Scientific05-888-107Catalog Number listed here is for a set of multiple sizes. Various sizes are available (05-888-XXX).
Filter FlaskVarious Vendors
Fluorescein isothiocyanate-dextran (2 MDa)Sigma-Aldrich52471
Glass microscope slideVarious Vendors
ImageJNational Institutes of Health"Analyze Particles" information link: https://imagej.nih.gov/ij/docs/menus/analyze.html
LaptopVarious Vendors
Luer-Lock Tip CapsIntegrated Dispensin g Solutions9991329
Metal spatula for scoopingVarious Vendors
MicrocentrifugeVarious VendorsCapable of speed up to 18,000 x g
Microscoft ExeclMicrosoftOther programs can be used, such as Google Slides.
OmniCure S2000 Spot UV Curing SystemExcelitas TechnologiesS2000Different light systems may be used to fabricate bulk hydrogels if desired.
Porcelain Buchner Funnel with Fixed Perforated PlateFisher ScientificFB966CCatalog Number listed here is for 56mm diameter plate. Various sizes are available.
RadiometerVarious Vendors
Repetier HostHot-World GmbH & Co. KG3D printing software
Screw-based extrusion printerVarious VendorsThis study used a custom-modified 3D FDM printer (Velleman K8200). Many alternatives are available.
Solidworks/CAD softwareDassault Systèmes SolidWorks CorporationOther programs can be used, such as Blender or TinkerCAD.
Tubing to Connect Filter Flask to Vacuum LineVarious Vendors
UV Eye Protection (i.e., safety glasses)Various Vendors

Referanslar

  1. Daly, A. C., Riley, L., Segura, T., Burdick, J. A. Hydrogel microparticles for biomedical applications. Nature Reviews Materials. 5 (1), 20-43 (2020).
  2. Qazi, T. H., Burdick, J. A. Granular hydrogels for endogenous tissue repair.

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Biyom hendislikSay 183

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Araştırma

Eğitim

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır