κ-Carrageenan Sub-Microjel Ortamı Kullanılarak Doku Benzeri Yapıların Gömülü Biyobaskısı

Özet

Bu çalışma, dikkate değer geri dönüşümlü sıkışma-sıkışma giderme geçiş özellikleri sergileyen yeni bir κ-İrlanda yosunu alt mikrojel süspansiyon banyosunu tanıtmaktadır. Bu özellikler, gömülü 3D biyobaskıda biyomimetik doku ve organların inşasına katkıda bulunur. Kalp/özofagus benzeri dokuların yüksek çözünürlüklü ve hücre büyümesi ile başarılı bir şekilde basılması, yüksek kaliteli biyobaskı ve doku mühendisliği uygulamalarını göstermektedir.

Özet

Granül hidrojel destek banyosu kullanan gömülü üç boyutlu (3D) biyobaskı, biyomimetik iskeleler oluşturmak için kritik bir teknik olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, hassas biyomürekkep birikimini hücre canlılığı ve işlevi ile dengeleyen uygun bir jel süspansiyon ortamının mühendisliği, özellikle istenen viskoelastik özelliklerin elde edilmesinde birçok zorluk ortaya çıkarmaktadır. Burada, yeni bir κ-karagenan jel destek banyosu, homojen alt mikro ölçekli parçacıklar üreten, kullanımı kolay bir mekanik öğütme işlemiyle üretilir. Bu alt mikrojeller, biyomürekkeplerin düzgün bir şekilde birikmesini kolaylaştıran küçük akma gerilimi ve hızlı kesme inceltme özellikleri ile tipik Bingham akış davranışı sergiler. Ayrıca, κ-karagenan mikrojel ağının geri dönüşümlü jel-sol geçişi ve kendi kendini iyileştirme yetenekleri, basılı yapıların yapısal bütünlüğünü sağlayarak, tanımlanmış mimari özelliklere sahip karmaşık, çok katmanlı doku yapılarının oluşturulmasını sağlar. Baskı sonrası, κ-karagenan alt mikrojelleri, basit bir fosfat tamponlu tuzlu su yıkama ile kolayca çıkarılabilir. Hücre yüklü biyomürekkeplerle daha fazla biyobaskı, biyomimetik yapılar içindeki hücrelerin %92 gibi yüksek bir canlılığa sahip olduğunu ve psödopodiyi hızla uzattığını ve ayrıca sağlam proliferasyonu sürdürdüğünü göstermektedir, bu da doku ve organ üretimi için bu biyo-baskı stratejisinin potansiyelini göstermektedir. Özetle, bu yeni κ-İrlanda yosunu alt mikrojel ortamı, mühendislik doku ve organlarının in vitro gelişimi için derin etkiler taşıyan, olağanüstü kalitede gömülü biyo-baskı için umut verici bir yol olarak ortaya çıkmaktadır.

Giriş

Elektro-eğrilmiş lifler, gözenekli süngerler ve polimer hidrojeller dahil olmak üzere doku mühendisliği iskeleleri, hücre büyümesini, doku yenilenmesini ve organ fonksiyonunun restorasyonunu destekleyen yapısal bir çerçeve sağlayarak hasarlı doku ve organların onarımında ve yeniden yapılandırılmasında çok önemli bir rol oynar ^1,2,3. Bununla birlikte, geleneksel iskeleler, doğal doku yapılarını doğru bir şekilde kopyalamada zorluklarla karşılaşır ve bu da tasarlanmış ve doğal dokular arasında bir uyumsuzluğa yol açar. Bu sınırlama, kusurlu dokuların verimli bir şekilde iyileşm....

Protokol

1. κ-İrlanda yosunu alt mikrojel süspansiyon banyosunun hazırlanması

1. 1.000 mL'lik bir cam şişe içinde 500 mL fosfat tamponlu salin (PBS, pH 7.4) çözeltisine 1.75 g κ-İrlanda yosunu tozu ekleyerek 500 mL κ-İrlanda yosunu süspansiyon banyosu (ağırlıkça% 0.35 / hacim) hazırlayın.
2. Sulu karışımı karıştırmak için cam şişeye 70 mm'lik bir manyetik karıştırma çubuğu yerleştirin. Cam şişe kapağını sıkın ve ardından yarım tur gevşetin.
3. Cam şişeyi 70 °C'lik bir su banyosuna koyun ve ısıtın. Manyetik karıştırıcıyı 300 rpm hızında açın, şişeyi yerleştirin ve polimer tamamen eriyene kadar karıştırın.

Tartışmalar

Biyobaskıda kullanılmak üzere κ-karagenan alt mikrojel süspansiyon banyolarının hazırlanması, elde edilen ortamın biyomürekkepleri desteklemek için istenen özellikleri sergilemesini sağlamak için birkaç kritik adımı içeren, dikkatlice düzenlenmiş bir süreçtir. İlk olarak, κ-İrlanda yosunu tozunun yüksek sıcaklıklarda deiyonize su içinde çözülmesi ve homojen bir karışım oluşturulmasıyla bir κ-karagenan çözeltisi hazırlan.......

Malzemeler

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