Mali destek NIH Müdürü Yeni Yenilikçi Ödülü (1DP2HL117750) den Dowd-ICES Bursu QJ ve AWF için, Rejeneratif Tıp T32 Eğitim Programı (2T32EB003392) olarak NIH Biyomekanik gelen JMS sağlanmıştır.

Fotolitografi kullanma Usta Kalıp 1. Fabrikasyon <ol><li> ECM protein nanolifler, nanofabrics ve imal edilecek nanoyapılar ilk (CAD) yazılımı Bilgisayar Destekli Tasarım kullanılarak tasarlanmıştır. Bu CAD dosya daha sonra bir photomask aktarılır. Photomask tipi özellikleri çözünürlüğüne bağlı olacaktır; şeffaflığa dayalı bir photomask ile özellik için yeterli ~ 10 mikron aşağı boyutları. Küçük özellikleri 10 mikron cam photomask bir krom gerektirir &lt;. Burada sunulan nanoliflerden ve nanoyapılarda Tüm şeffaflığa dayalı bir fotomaske kullanılarak imal ve böylece kalınlığı nanometre ölçekli ama yanal değildi boyutları edildi. Not: (geçmesine UV ışığı engellemek) photomask bölgeleri karanlık olacak ayırt etmek önemlidir ve şeffaf olacağı, bu gibi (UV ışığı geçmesine izin verir), Fotorezist türü ile birlikte (pozitif veya negatif) , ana kalıp son topografyasını belirleyecektir. </li><li> Ana kalıbın imalat başlamak için, 15 dakika boyunca 150 ° C&#39;ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerine yerleştirerek, bir 4 &quot;silikon gofret dihidrat. </li><li> Bir spin-kaplayıcı içinde vakum mandreli üzerinde gofret ortalayın. Gofret ortasında üzerine SU8-2015 negatif photoresist&#39;i dökün ve gofret yaklaşık üçte ikisi kaplıdır kadar eş çevrelerinde sağanak devam ediyor. Not: kabarcık oluşumunu en aza indirmek için dökme işlemi sırasında gofrete SU8 yakın şişe tutun. </li><li> Aşağıdaki gibi spincoater Programı: <ul><li> Yayılması döngüsü: 10 sn için 100 devir / sn &#39;lik bir ivme ile 500 rpm. </li><li> Spin döngüsü: 30 sn için 100 devir / sn &#39;lik bir ivme ile 4,000 rpm. </li></ul> Not: Bu spincoating tarif kalınlığı ile 10 mikron olan bir fotorezist tabakası oluşturacaktır. Eğirme hızı veya SU8 formülasyonu değiştirerek, kalınlığı ayarlanabilir. </li><li> Yumuşak 3 dakika boyunca 95 ° C&#39;ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerine yerleştirerek gofret fırında. </li><li> Boyunca UV ışığı ile gofretin Açığa140 mJ / 2 cm, toplam doz için Işık maskesi. Not: SU8 negatif fotodirenç bu nedenle UV ışığı photomask geçmesi mümkün bölgeler gelişmekte sonra kalır ve ana kalıp üzerinde yükseltilmiş özellikleri olacak. </li><li> 4 dakika boyunca 95 ° C&#39;ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerine yerleştirerek gofretin fırında maruz Gönderin. </li><li> 3 dakika boyunca SU8 geliştirici yerleştirerek gofret geliştirin. 3 dakika sonra, izopropil alkol ile gofret yıkayın. Beyaz film durulanması sırasında üretilen ise, gofret tam olarak gelişmiş değildir ve başka bir 30 saniye için geliştirici geri konulmalıdır. Izopropil alkol ile tekrar durulanır. Bir beyaz film izopropil alkol durulama sırasında meydana gelmez kadar bu işlemi tekrarlayın. </li><li> Tozdan korumak için bir 150 mm petri kabına azot ve yer akımında gofret kurutun. </li></ol> 2.. PDMS Pullar yapma <ol><li> Elastomer taban birleştirme ve bir de sertleştirme maddesi ile ön-polimer hazırlamak PDMS10:01 w / w oranına sahiptir. Tipik olarak baz ve sertleştirme maddesi 8 g 80 g bir 1 cm kalınlığında bir tabaka halinde ana kalıp karşılamak için yeterli PDMS olmadığından emin olmak için kullanılır. </li><li> Mix ve şu şekilde ayarlanmış bir merkezcil mikseri kullanarak PDMS degas: <ul><li> Karışım: 2 dakika boyunca 2000 rpm </li><li> Degas: 2 dakika süreyle 2000 rpm. </li></ul></li><li> Bir mikser mevcut değilse, bir 10 mi serolojik bir pipet kullanarak 10 dakika boyunca elle PDMS karıştırın. Baloncukların çıkması için 30 dakika boyunca bir vakumlu desikatör içinde yerleştirerek edilen karışım gaz çıkışına. </li><li> 1 cm kalınlığında bir tabaka oluşturmak üzere ana kalıp (desenli silikon yonga) üzerinden yeterli PDMS prepolimeri dökün. 48 saat süre ile, 4 saat, oda sıcaklığında ya da 65 ° C &#39;de pişirme ile PDMS Cure. </li><li> Kürünü desenleri içeren bölgeler PDMS pul oluşturmak için kesilebilir. PDMS damga arkasından özelliği tarafı ayırt etmek için, damga ters köşelerinden biri bir çentik kesti. </li></ol> 3.. Microcontact PrECM Patterns inting <ol><li> 1 saat ve 65 ° C fırın içinde, daha sonra kuru için% 95 etanol içinde sonikasyon ile temizleyin, 25 mm çapında cam lameller. </li><li> % 10 &#39;lik bir konsantrasyonda (10 ml / h, tipik olarak 1 g) 1-bütanol içinde eritilmesi ile PIPAAm PIPAAm çözelti hazırlayın. </li><li> Tüm cam yüzeyi kaplı, böylece PIPAAm çözeltisinin spincoater ve pipet 200 ul vakum mandreli üzerinde cam bir lamel ortalayın. </li><li> 1 dakika için 6,000 rpm&#39;de lamel Spincoat. </li><li> 30 dakika süre ile bir azot akımı altında, daha sonra kuru için% 50 etanol içinde sonikasyon ile PDMS pul temizleyin. Not: Kurutma ve daha sonraki adımlar, ECM nano hücreleri ile kullanılacak olan uygulamalar için sterilliği korumak için bir biyo-güvenlik kabini içinde yapılmalıdır. </li><li> Coat her bir PDMS desenli yüzey, protein çözeltisinin 200 ul, FN için steril damıtılmış su içinde, genellikle 50 | ig / ml damga. Oda sıcaklığında 1 saat boyunca inkübe edilir. Not: Thhacim kaplanmasıdır 1.5 cm 2 PDMS damga ve PDMS damga kullanılan ECM protein ve çözelti içindeki ECM protein konsantrasyonunun boyutuna bağlı olarak ayarlanması gerekir. </li><li> İyice bir azot akımı altında aşırı protein ve kuru çıkarmak için damıtılmış su içinde PDMS pul yıkayın. Not: pulu üzerinde bırakılan su lamel PIPAAm kaplamanın erken çözülmesini tetikleyecek ve uygun protein transferini önleyecektir. </li><li> Steril imalat için, kapalı bir petri içinde PIPAAm kaplı lamelleri yerleştirin ve bir biyogüvenlik kabini UV maruz kalma, UV ışık altında 45 dakika kullanarak sterilize yeterlidir. Kısırlık gerekli değilse, bu adım ihmal edilebilir. </li><li> PIPAAm kaplı lamel ile temas halinde olan PDMS damgasının özelliği yan yerleştirerek microcontact baskı yapın. Gerekirse, hava kabarcıkları ve düzgün bir temas sağlamak için pul arkasında hafifçe dokunun forseps kullanabilir. </li><li> 5 mil sonran lamel PDMS damga soyulabilir. </li><li> Bu aşamada, ek ECM proteinleri, daha karmaşık ve çok-bileşenli yapılar oluşturmak için desenli olabilir. 3 adede kadar baskılar bu süreç ile çalışmak için doğrulanmış, ve daha uygun olabilir. </li></ol> ECM nanolifler ve Nanoyapıların 4. Yayın <ol><li> Bir 35 mm Petri kabı içerisinde desenli PIPAAm kaplanmış lamel ve faz kontrast mikroskopisi kullanılarak model aslına kontrol edin. Desenin bağlı olarak, bir CCD kamera Desenin özelliklerini çözmek için gerekli olabilir. Flüoresans mikroskobu da ECM proteinleri floresan etiketli sağlanan desen incelemek için kullanılabilir. </li><li> Petri 40 ° C damıtık su ilave edin ve 3 ml su yavaş yavaş soğuk izin verir. </li><li> PIPAAm tabakasının dağılması ile ECM protein desen serbest faz kontrast mikroskopisi kullanılarak izlenebilir. Uygulama optik tec kullanımına izin vermezsehniques, serbest çözelti sıcaklığının ölçülmesi ile izlenebilir. Tipik haliyle, su ECM protein nano yayımlanan sağlamak için, iyi PIPAAm (32 ° C) &#39;nin LCST&#39;nin altında, oda sıcaklığına kadar soğutulur. </li><li> Serbest bırakıldıktan sonra, nanolifler, nanofabrics ve diğer nano suda yüzen. Kullanmak için başka uygulamalar için manipüle edilmesi gerekir. Tam bir yaklaşım, deney amaç bağlıdır ve bu, başka bir yüzeyi üzerine hareketsiz bir mikromanipülatör sistemi ile hareket eden ya da bir hidrojel içinde gömme olarak adımları içerebilir. </li></ol>

<ol>
	<li>Geiger, B., Bershadsky, A., Pankov, R., Yamada, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmembrane+crosstalk+between+the+extracellular+matrix+and+the+cytoskeleton.">Transmembrane crosstalk between the extracellular matrix and the cytoskeleton.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 2, 793-805 (2001).</li><li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification. Cell. 126, 677-689 (2006).</li><li>Discher, D. E., Janmey, P., Wang, Y. -. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+Cells+Feel+and+Respond+to+the+Stiffness+of+Their+Substrate.">Tissue Cells Feel and Respond to the Stiffness of Their Substrate.</a> Science. 310, 1139-1143 (2005).</li><li>Ott, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfusion-decellularized+matrix:+using+nature's+platform+to+engineer+a+bioartificial+heart.">Perfusion-decellularized matrix: using nature's platform to engineer a bioartificial heart.</a> Nat Med. 14, 213-221 (2008).</li><li>Teo, W. E., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+electrospinning+design+and+nanofibre+assemblies.">A review on electrospinning design and nanofibre assemblies.</a> Nanotechnology. 17, (2006).</li><li>Reneker, D. H., Chun, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometre+diameter+fibres+of+polymer,+produced+by+electrospinning.">Nanometre diameter fibres of polymer, produced by electrospinning.</a> Nanotechnology. 7, 216-21 (1996).</li><li>Ma, P. X., Zhang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+nano-scale+fibrous+extracellular+matrix.">Synthetic nano-scale fibrous extracellular matrix.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 46, 60-72 (1999).</li><li>Yoshimoto, H., Shin, Y. M., Terai, H., Vacanti, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biodegradable+nanofiber+scaffold+by+electrospinning+and+its+potential+for+bone+tissue+engineering.">A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 24, 2077-2082 (2003).</li><li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibrous+structure:+a+novel+scaffold+for+tissue+engineering.">Electrospun nanofibrous structure: a novel scaffold for tissue engineering.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 60, 613-621 (2002).</li><li>Matthews, J. A., Wnek, G. E., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrospinning of Collagen Nanofibers. Biomacromolecules. 3, 232-238 (2002).</li><li>Huang, Z. -. M., Zhang, Y. Z., Ramakrishna, S., Lim, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning+and+mechanical+characterization+of+gelatin+nanofibers.">Electrospinning and mechanical characterization of gelatin nanofibers.</a> Polymer. 45, 5361-5368 (2004).</li><li>Wnek, G. E., Carr, M. E., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrospinning of Nanofiber Fibrinogen Structures. Nano Letters. 3, 213-216 (2002).</li><li>Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+chitosan-based+nanofibers+and+their+cellular+compatibility.">Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility.</a> Biomaterials. 26, 6176-6184 (2005).</li><li>Jin, H. -. J., Chen, J., Karageorgiou, V., Altman, G. H., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+bone+marrow+stromal+cell+responses+on+electrospun+silk+fibroin+mats.">Human bone marrow stromal cell responses on electrospun silk fibroin mats.</a> Biomaterials. 25, 1039-1047 (2004).</li><li>Wierzbicka-Patynowski, I., Schwarzbauer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ins+and+outs+of+fibronectin+matrix+assembly.">The ins and outs of fibronectin matrix assembly.</a> Journal of Cell Science. 116, 3269-3276 (2003).</li><li>Mosher, D. F., Johnson, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+formation+of+disulfide-bonded+fibronectin+multimers.">In vitro formation of disulfide-bonded fibronectin multimers.</a> Journal of Biological Chemistry. 258, 6595-6601 (1983).</li><li>Little, W. C., Smith, M. L., Ebneter, U., Vogel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assay+to+mechanically+tune+and+optically+probe+fibrillar+fibronectin+conformations+from+fully+relaxed+to+breakage.">Assay to mechanically tune and optically probe fibrillar fibronectin conformations from fully relaxed to breakage.</a> Matrix Biology. 27, 451-461 (2008).</li><li>Ulmer, J., Geiger, B., Spatz, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-induced+fibronectin+fibrillogenesis+in+vitro.">Force-induced fibronectin fibrillogenesis in vitro.</a> Soft Matter. 4, 1998-2007 (2008).</li><li>Klotzsch, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibronectin+forms+the+most+extensible+biological+fibers+displaying+switchable+force-exposed+cryptic+binding+sites.">Fibronectin forms the most extensible biological fibers displaying switchable force-exposed cryptic binding sites.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. , (2009).</li><li>Feinberg, A. W., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Initiated+Assembly+of+Protein+Nanofabrics.">Surface-Initiated Assembly of Protein Nanofabrics.</a> Nano Letters. 10, 2184-2191 (2010).</li><li>Deravi, L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+Contributions+of+Conformation+Extension+and+Domain+Unfolding+to+Properties+of+Fibronectin+Nanotextiles.">Differential Contributions of Conformation Extension and Domain Unfolding to Properties of Fibronectin Nanotextiles.</a> Nano Letters. 12, 5587-5592 (2012).</li><li>Shen, K., Qi, J., Kam, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+Printing+of+Proteins+for+Cell+Biology.">Microcontact Printing of Proteins for Cell Biology.</a> J Vis Exp. , 1065 (2008).</li><li>Vogel, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanotransduction+Involving+Multimodular+Proteins:+Converting+Force+into+Biochemical+Signals.">Mechanotransduction Involving Multimodular Proteins: Converting Force into Biochemical Signals.</a> Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 35, 459-488 (2006).</li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

SIA yöntem Burada taklit hücre-aracılı matriks aksamını sunulmaktadır ve ayarlanabilir boyut, organizasyon ve kompozisyon ile ECM protein nanoliflerden ve nano mühendislik sağlar. Hücre tarafından üretilen ECM özdeş olmasa da, SIA, mekanik gerilme sırasında açılımı 21 / geri katlama geçmesi ve hücreler 20 bağlanabilir, nano ölçekli protein fibrillerinin 20 oluşmaktadır ECM oluşturur. Bu, in vivo bulunan ECM birçok özellikleri özetlemek ECM protein ...

Dokularda hücre dışı matris (ECM) yapışma, çoğalma, farklılaşma ve apoptoz 1-3 de dahil olmak üzere birden fazla hücre süreçlerinin fiziksel ve kimyasal düzenlenmesinde rol oynayan çok işlevli proteinler oluşmaktadır. ECM, sentezlenen monte ve hücreler tarafından düzenlenen ve kurucu protein fibrillerinin doku tipine ve gelişim evresine göre değişkenlik eşsiz kompozisyonlar, lif boyutu, geometri ve birbirine mimarileri var olduğu. Son çalışma ECM bileşimi ve yapısı açısından ECM recapitulating doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları için biomimetic malzemelerin geliştirilmesini sağlayabilecek düşündüren, mühendislik dokular 4 oluşturacak hücreleri rehberlik öğretici ipuçları sağlayabilir göstermiştir. Üretim yöntemleri bir dizi dokuda ECM yönlerini taklit edebilen polimerik yapı iskelesi mühendislik için geliştirilmiştir. Örneğin, elektro ve faz separtirme hem aşağı mikrometre onlarca nanometre 5-7 onlarca arasında değişen çaplarda liflerin gözenekli matrisler oluşturmak için yeteneğini göstermişlerdir. Her iki teknik de nanoliflerden çok gözenekli matrisler, skafoldun 8 içine, hücre yapışmasını ve infiltrasyon destekleyebilir göstermiştir. Ancak, bu yaklaşım oluşturulabilir olası fiber geometrileri, yönelimleri ve 3D mimarileri sınırlıdır. Faz ayrılması rasgele yönelimli liflerden ile yapı iskelesi oluşturur ise Elektrospinning tipik olarak rasgele bir şekilde yerleştirilen veya yüksek oranda hizalanmış ya da elyaf ile iskeleleri üretir. Malzemeler üzerinde sınırlamalar araştırmacılar, tipik haliyle, örneğin poli ardından hücre yapışmasını geliştirmek için ECM proteinleri ile kaplanır (ε-kaprolakton) 8 ve poli (laktik-ko-glikolik asit) 9, olduğu gibi, sentetik polimerler kullanarak, vardır. Doğal biyopolimerler de, kolajen tip I 10, jelatin 11, fibrinojen 12 de dahil olmak üzere, kullanılırçitosan 13 ve 14 ipek, fakat yerli dokusunda bulunan proteinlerin sadece küçük bir alt kümesini temsil etmektedir. En dokular mevcut yöntemlerle nanoliflerini imal etmek zor veya imkansız olan fibronektin (FN), laminin (LN), kollajen tip IV ve hyaluronik asit içeren ECM protein ve polisakaritlerin daha büyük bir ortam içerir. Bu sorunu çözmek için, hücrelerin birleşmesi ve çevreleri ECM protein fıbriller düzenlemek, sentez yolu taklit bizim araştırma çabalarını odaklanmıştır. Belirli fibrillogenesis süreci farklı ECM proteinleri için değişmekle birlikte, tipik olarak, ECM protein molekülünde yapısal bir değişiklik şifreli montajı çok siteleri ortaya bir enzimatik ya da reseptör aracılı etkileşim tarafından tetiklenir. Burada daha iyi fibrillogenesis süreci anlamak için bir model sistem olarak FN kullanın. Kısaca, FN homodimerleri 10 tip II olarak RGD amino asit dizisi vasıtasıyla hücre yüzeyi üzerindeki integrin alıcıları için bağlananBen birim tekrarlayın. Bir kez bağlı, integrinler aktomizin daralması yoluyla ayrı hareket ve şifreli öz-montaj siteleri maruz FN dimerlerini açılmak. Bu FN-FN bağlanma sitelerinin maruz doğru hücre yüzeyi 15 çözünmeyen bir fibril halinde birleştirmek için FN dimerler sağlar. Hücresiz sistemlerde çalışma şifreli FN-FN bağlanma yerleri, bir hava-sıvı-katı ara 17-19 at denatüranlar 16 ya da yüzey gerilimini kullanan açılımı ile ortaya edilebileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, bu teknikler ile oluşturulan FN lifler belli bir lif boyutunda ve geometrileri ile sınırlıdır ve tipik olarak bir yüzey bağlanmıştır. Burada serbest çözünmez nanoliflerini, nanofabrics (2D yaprak) ve (Şekil 1 tek veya çoklu ECM proteinlerinin oluşan diğer nanoyapıları oluşturmak için protein-yüzey etkileşimleri kullanarak bu kısıtlamaların üstesinden bir yaklaşım olarak adlandırılan yüzey başlatılan aksamını (SIA) 20 tarif .) Bu process, ECM proteinleri çözelti içinde, kompakt, küresel yapıdan adsorbe edildi ve kısmen bir model, hidrofobik polidimetilsiloksan (PDMS) üzerine damgası (katlanmamış) denatüre edilmiştir. ECM sonra proteinler 22 baskı microcontact ile termal duyarlı poli (N-izopropil) (PIPAAm) yüzey üzerine bu durumda transfer edilir. 40 ° C, su ile hidratlanmış zaman PIPAAm sağlam kalır, ancak 32 ° C&#39;ye kadar soğutuldu zaman hidrofilik hale düşük bir kritik çözelti sıcaklığı (LCST) içinden geçer, su ile şişen ve çözünen, kapalı monte ECM oluşturulan nano serbest yüzey. SIA yöntemi nanometre ölçekli hassasiyetle boyutları üzerinde kontrol sağlar. Bu kompozisyon, lif geometrisi ve mimari gibi başlıca parametreleri kontrol olarak, bu in vivo bulunan ECM&#39;nin birçok özellikleri özetlemek için ve doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarında gelişmiş yapı iskelesi geliştirmek mümkündür.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="651">
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Poly(N-isopropylacrylamide) / PIPAAm</td>
			<td style="width:145px;">Polysciences</td>
			<td style="width:123px;">21458-10</td>
			<td style="width:167px;">40,000 Mw</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Sylgard 184 Silicone kit (PDMS)</td>
			<td style="width:145px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;">Mix 10 parts base with 1 part curing agent.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Butanol</td>
			<td style="width:145px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Fibronectin</td>
			<td style="width:145px;">BD biosciences</td>
			<td style="width:123px;">354008</td>
			<td style="width:167px;">Human, 1mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Laminin</td>
			<td style="width:145px;">BD biosciences</td>
			<td style="width:123px;">354239</td>
			<td style="width:167px;">Ultrapure, mouse, 1mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Negative Photoresist</td>
			<td style="width:145px;">Microchem</td>
			<td style="width:123px;">SU8-2015</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">SU8 Developer</td>
			<td style="width:145px;">Microchem</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:216px;">Sonicator Branson M3510</td>
			<td style="width:145px;">Branson Ultrasonic Corporation</td>
			<td style="width:123px;">CPN-952-318</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:216px;">Thinky ARE-250 Mixer</td>
			<td style="width:145px;">Thinky Corporation</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Spincoater</td>
			<td style="width:145px;">Specialty Coating Systems</td>
			<td style="width:123px;">G3P-8</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Glass cover 25mm diameter, No 1.5</td>
			<td style="width:145px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">12-545-86</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ecm protein nanofibers and nanostructures engineered using surface-initiated assembly

Dokularda hücre dışı matris (ECM) sentezlenir ve sıkı bir şekilde düzenlenmiş elyaf çapı, kompozisyon ve organizasyonu ile 3D Fibrillar&#39;ı, protein bir şebekenin oluşturulması için hücreler tarafından monte edilir. Yapısal destek sağlamaya ek olarak, ECM&#39;nin fiziksel ve kimyasal özellikleri, yapışma, farklılaşma ve apoptoz dahil olmak üzere çok sayıda hücresel süreçlerde önemli bir rol oynamaktadır. In vivo, ECM proteinleri içindeki şifreli kendini düzeneği (fibrillogenesis) siteleri maruz bırakılması ile monte edilir . Bu işlem, farklı proteinler için değişir, ancak fibronektin (FN) fibrillogenesis iyi karakterize edilmiş ve hücre-aracılı ECM montajı için bir model sistem olarak hizmet vermektedir. Spesifik hücreler, çözünmeyen lifler halinde montaj için bağlanma siteleri açılmak ve ortaya çıkarmak için FN dimerler ve aktomizin oluşturulan kasılma kuvvetleri bağlamak için, hücre zarı üzerinde integrin reseptörleri kullanın. Bu reseptör-aracılı süreç doku SCA için hücresel gelen ECM montajı ve organize hücreleri sağlarles. Burada, biz ECM proteinleri açılmak ve çözünmez liflerin içine monte protein-yüzey etkileşimleri kullanılarak hücre-aracılı matris düzeneğini özetlediği bir yöntem olarak adlandırılan yüzey başlatılan aksamını (SIA), sunuyoruz. İlk olarak, ECM proteinleri kısmen (katlanmış) denatüre ve şifreli bağlayıcı etki ortaya hidrofobik bir polidimetilsiloksan (PDMS) bir yüzey üzerine adsorbe edilir. Katlanmamış proteinler, termal olarak duyarlı poli (N-izopropil) (PIPAAm) yüzey üzerine microcontact baskı yoluyla iyi tanımlanmış mikro ve nanopatterns aktarılır. PIPAAm Termik tetiklenen çözünme nihai montaj ve iyi tanımlanmış geometriye sahip çözünmez ECM protein nanoliflerden ve nano salınmasına yol açar. Karmaşık mimarileri microcontact baskı için kullanılan PDMS pulları mühendislik tanımlı desenleri ile mümkündür. FN ek olarak, SIA işlem laminin, fibrinojen ile birlikte kullanılabilir ve kollajen I ve IV, çok bileşenli ECM nanostruc oluşturmak tiptures. Bu nedenle, in vivo olarak SIA ECM&#39;nin yapısı ve bileşimi özetlemek amacıyla protein bileşimi, lif geometrisi ve iskele yapı üzerinde kesin kontrol ile ECM protein esaslı malzemelerin mühendislik için kullanılabilir.

SIA fiber boyutları üzerinde tam kontrolü ile mühendislik ECM protein nanoliflerden yeteneğine sahiptir. Bunu göstermek için, 50 x 20 um boyutlar ile düzlemsel FN nanoliflerden dizileri, PIPAAm kaplı lamel (Şekil 2A) üzerine desenli edilmiştir. PIPAAm yüzey (Şekil 2B) desenli onlar içsel öncesi stres altında oldukları için serbest bırakılması üzerine, lifler sözleşmeli. FN nanoliflerden analizi de 50,19 arasında bir ortalama uzunluğa sahip tek dağılımlı ya...

Watch this Scientific Journal Video about ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly at JoVE.com

ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

Tek veya birden fazla hücre dışı matris proteinleri nanolifler ve karmaşık oluşturulan nano elde etmek için bir yöntem tarif edilmektedir. Bu yöntem, doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarında çeşitli kullanım için ayarlanabilir kompozisyon ve mimarisi ile serbest duran protein bazlı malzemeleri oluşturmak için protein-yüzey etkileşimlerini kullanır.

ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi

The extracellular matrix (ECM) in tissues is synthesized and assembled by cells to form a 3D fibrillar, protein network with tightly regulated fiber ...

ecm-protein-nanofibers-nanostructures-engineered-using-surface

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.4K Görüntüleme.  Carnegie Mellon University.  Tek veya birden fazla hücre dışı matris proteinleri nanolifler ve karmaşık oluşturulan nano elde etmek için bir yöntem tarif edilmektedir. Bu yöntem, doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarında çeşitli kullanım için ayarlanabilir kompozisyon ve mimarisi ile serbest duran protein bazlı malzemeleri oluşturmak için protein-yüzey etkileşimlerini kullanır. 

Video: ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

Visualization of Recombinant DNA and Protein Complexes Using Atomic Force Microscopy

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On the end of the microscope's cantilever is a nano-scale probe, which traverses image areas ranging from nanometers to micrometers, measuring the elevation of macromolecules resting on the substrate surface at any given point. Electrostatic forces cause proteins, lipids, and nucleic acids to loosely attach to the substrate in random orientations and permit imaging. The generated data resemble a topographical map, where the macromolecules resolve as three-dimensional particles of discrete sizes (Figure 1) 1,2. Tapping mode AFM involves the repeated oscillation of the cantilever, which permits imaging of relatively soft biomaterials such as DNA and proteins. One of the notable benefits of AFM over other nanoscale microscopy techniques is its relative adaptability to visualize individual proteins and macromolecular complexes in aqueous buffers, including near-physiologic buffered conditions, in real-time, and without staining or coating the sample to be imaged. 
The method presented here describes the imaging of DNA and an immunoadsorbed transcription factor (i.e. the glucocorticoid receptor, GR) in buffered solution (Figure 2). Immunoadsorbed proteins and protein complexes can be separated from the immunoadsorbing antibody-bead pellet by competition with the antibody epitope and then imaged (Figure 2A). This allows for biochemical manipulation of the biomolecules of interest prior to imaging. Once purified, DNA and proteins can be mixed and the resultant interacting complex can be imaged as well. Binding of DNA to mica requires a divalent cation 3,such as Ni2+ or Mg2+, which can be added to sample buffers yet maintain protein activity. Using a similar approach, AFM has been utilized to visualize individual enzymes, including RNA polymerase 4 and a repair enzyme 5, bound to individual DNA strands. These experiments provide significant insight into the protein-protein and DNA-protein biophysical interactions taking place at the molecular level. Imaging individual macromolecular particles with AFM can be useful for determining particle homogeneity and for identifying the physical arrangement of constituent components of the imaged particles. While the present method was developed for visualization of GR-chaperone protein complexes 1,2 and DNA strands to which the GR can bind, it can be applied broadly to imaging DNA and protein samples from a variety of sources.

A tapping mode atomic force microscope (AFM) method for the visualization of plasmid DNA, cytoplasmic proteins, and DNA-protein complexes is described. The method includes alternate approaches for preparing samples for AFM imaging following biochemical manipulation. DNA containing specific protein interacting regions are observed in near-physiologic buffer conditions.

Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanılarak Rekombinant DNA ve Protein Kompleksleri Görselleştirme

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On ...

Biyomühendislik

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological research. Perhaps the most widely used physical force to achieve noninvasive manipulation of small particles has been dielectrophoresis(DEP).1 However, DEP on its own lacks the versatility and precision that are desired when manipulating cells since it is traditionally done with stationary electrodes. Optical tweezers, which utilize a three dimensional electromagnetic field gradient to exert forces on small particles, achieve this desired versatility and precision.2 However, a major drawback of this approach is the high radiation intensity required to achieve the necessary force to trap a particle which can damage biological samples.3 A solution that allows trapping and sorting with lower optical intensities are optoelectronic tweezers (OET) but OET's have limitations with fine manipulation of small particles; being DEP-based technology also puts constraint on the property of the solution.4,5
This video article will describe two methods that decrease the intensity of the radiation needed for optical manipulation of living cells and also describe a method for orientation control. The first method is plasmonic tweezers which use a random gold nanoparticle (AuNP) array as a substrate for the sample as shown in Figure 1. The AuNP array converts the incident photons into localized surface plasmons (LSP) which consist of resonant dipole moments that radiate and generate a patterned radiation field with a large gradient in the cell solution. Initial work on surface plasmon enhanced trapping by Righini et al and our own modeling have shown the fields generated by the plasmonic substrate reduce the initial intensity required by enhancing the gradient field that traps the particle.6,7,8 The plasmonic approach allows for fine orientation control of ellipsoidal particles and cells with low optical intensities because of more efficient optical energy conversion into mechanical energy and a dipole-dependent radiation field. These fields are shown in figure 2 and the low trapping intensities are detailed in figures 4 and 5. The main problems with plasmonic tweezers are that the LSP's generate a considerable amount of heat and the trapping is only two dimensional. This heat generates convective flows and thermophoresis which can be powerful enough to expel submicron particles from the trap.9,10 The second approach that we will describe is utilizing periodic dielectric nanostructures to scatter incident light very efficiently into diffraction modes, as shown in figure 6.11 Ideally, one would make this structure out of a dielectric material to avoid the same heating problems experienced with the plasmonic tweezers but in our approach an aluminum-coated diffraction grating is used as a one-dimensional periodic dielectric nanostructure. Although it is not a semiconductor, it did not experience significant heating and effectively trapped small particles with low trapping intensities, as shown in figure 7. Alignment of particles with the grating substrate conceptually validates the proposition that a 2-D photonic crystal could allow precise rotation of non-spherical micron sized particles.10 The efficiencies of these optical traps are increased due to the enhanced fields produced by the nanostructures described in this paper.

Plasmonic tweezers and photonic crystal nanostructures are shown to produce useful enhancements in the efficiency and orientation control of optically trapping micro- and nano-particles.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

Monolayer sentezi, Montaj ve Karakterizasyonu Protein Monolayer Elektrokimya Korumalı Altın Nanopartikül Filmler

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Engineered Vascularized Muscle Flap

One of the main factors limiting the thickness of a tissue construct and its consequential viability and applicability in vivo, is the control of oxygen supply to the cell microenvironment, as passive diffusion is limited to a very thin layer. Although various materials have been described to restore the integrity of full-thickness defects of the abdominal wall, no material has yet proved to be optimal, due to low graft vascularization, tissue rejection, infection, or inadequate mechanical properties. This protocol describes a means of engineering a fully vascularized flap, with a thickness relevant for muscle tissue reconstruction. Cell-embedded poly L-lactic acid/poly lactic-co-glycolic acid constructs are implanted around the mouse femoral artery and vein and maintained in vivo for a period of one or two weeks. The vascularized graft is then transferred as a flap towards a full thickness defect made in the abdomen. This technique replaces the need for autologous tissue sacrifications and may enable the use of in vitro engineered vascularized flaps in many surgical applications.

To date, thick tissue defects are typically reconstructed by applying autologous tissue flaps or engineered tissues. In this protocol, we present a new method for engineering vascularized tissue flap bearing an autologous pedicle, to serve as a substitute to autologous flaps.

Engineered Vaskülarize Muscle Flap

One of the main factors limiting the thickness of a tissue construct and its consequential viability and applicability in vivo, is the control of oxygen ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass based substrates, and hydrogel-based tube formation assays. These assays, while informative, do not recapitulate lumen geometry, proper extracellular matrix, and multi-cellular proximity, which play key roles in modulating vascular function. This manuscript describes an injection molding method to generate engineered vessels with diameters on the order of 100 &#181;m. Microvessels are fabricated by seeding endothelial cells in a microfluidic channel embedded within a native type I collagen hydrogel. By incorporating parenchymal cells within the collagen matrix prior to channel formation, specific tissue microenvironments can be modeled and studied. Additional modulations of hydrodynamic properties and media composition allow for control of complex vascular function within the desired microenvironment. This platform allows for the study of perivascular cell recruitment, blood-endothelium interactions, flow response, and tissue-microvascular interactions. Engineered microvessels offer the ability to isolate the influence from individual components of a vascular niche and precisely control its chemical, mechanical, and biological properties to study vascular biology in both health and disease.

This manuscript presents an injection molding method to engineer microvessels that recapitulate physiological properties of endothelium. The microfluidic-based process creates patent 3D vascular networks with tailorable conditions, such as flow, cellular composition, geometry, and biochemical gradients. The fabrication process and examples of potential applications are described.

Micropatterning ve 3D mikrodamarlar Meclisi

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Scaling of Engineered Vascular Grafts Using 3D Printed Guides and the Ring Stacking Method

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, engineered grafts offer great potential for patient treatment. However, engineered vascular grafts are generally not easily scalable, requiring manufacture of custom molds or polymer tubes in order to customize to different sizes, constituting a time-consuming and costly practice. Human arteries range in lumen diameter from about 2.0-38 mm and in wall thickness from about 0.5-2.5 mm. We have created a method, termed the "Ring Stacking Method," in which variable size rings of tissue of the desired cell type, demonstrated here with vascular smooth muscle cells (SMCs), can be created using guides of center posts to control lumen diameter and outer shells to dictate vessel wall thickness. These tissue rings are then stacked to create a tubular construct, mimicking the natural form of a blood vessel. The vessel length can be tailored by simply stacking the number of rings required to constitute the length needed. With our technique, tissues of tubular forms, similar to a blood vessel, can be readily manufactured in a variety of dimensions and lengths to meet the needs of the clinic and patient.

Scalable engineered blood vessels would improve clinical applicability. Using easily sizable 3D-printed guides, rings of vascular smooth muscle were created and stacked into a tubular form, forming a vascular graft. Grafts can be sized to meet the range of human coronary artery dimensions by simply changing the 3D-printed guide size.

3D Baskılı Kılavuzları ve Halka İstifleme Yöntemiyle Engineered Vasküler Greft ölçeklendirme

Coronary artery disease remains a leading cause of death, affecting millions of Americans. With the lack of autologous vascular grafts available, ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease modeling. Self-assembled tissues offer advantages over scaffold-based tissue engineering, such as enhanced matrix deposition, strength, and function. However, there are few available methods for fabricating 3D tissues without seeding cells on or within a supporting scaffold. Previously, we developed a system for fabricating self-assembled tissue rings by seeding cells into non-adhesive agarose wells. A polydimethylsiloxane (PDMS) negative was first cast in a machined polycarbonate mold, and then agarose was gelled in the PDMS negative to create ring-shaped cell seeding wells. However, the versatility of this approach was limited by the resolution of the tools available for machining the polycarbonate mold. Here, we demonstrate that 3D-printed plastic can be used as an alternative to machined polycarbonate for fabricating PDMS negatives. The 3D-printed mold and revised mold design is simpler to use, inexpensive to produce, and requires significantly less agarose and PDMS per cell seeding well. We have demonstrated that the resulting agarose wells can be used to create self-assembled tissue rings with customized diameters from a variety of different cell types. Rings can then be used for mechanical, functional, and histological analysis, or for fabricating larger and more complex tubular tissues.

This protocol describes a platform for fabricating self-assembled tissue rings in variable sizes using a customized 3D-printed plastic mold. PDMS negatives are cured in the 3D-printed mold; then agarose is cast in the cured PDMS negatives. Cells are seeded into the resulting agarose wells where they aggregate into tissue rings.

Hücre tohum için özel özel Wells ve kendinden montajlı 3D baskı kalıpları kullanarak doku yüzük imalatı

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Nondestructive Monitoring of Degradable Scaffold-Based Tissue-Engineered Blood Vessel Development Using Optical Coherence Tomography

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial bypass. Characterization of the growth dynamics and remodeling process of degradable polymer scaffold-based tissue-engineered blood vessels (TEBVs) with pulsatile stimulation is crucial for vascular tissue engineering. Optical imaging techniques stand out as powerful tools for monitoring vascularization of engineered tissue enabling high-resolution imaging in real-time culture. This paper demonstrates a nondestructive and fast real-time imaging strategy to monitor the growth and remodeling of TEBVs in long-term culture by using optical coherence tomography (OCT). Geometric morphology is evaluated, including vascular remodeling process, wall thickness, and comparison of TEBV thickness in different culture time points and presence of pulsatile stimulation. Finally, OCT provides practical possibilities for real-time observation of the degradation of polymer in the reconstructing tissues under pulsatile stimulation or not and in each vessel segment, by compared with the assessment of polymer degradation using scanning electron microscopic(SEM) and polarized microscope.

A step by step protocol for nondestructive and long-period monitoring the process of vascular remodeling and scaffold degradation in real-time culture of biodegradable polymeric scaffold-based tissue-engineered blood vessels with pulsatile stimulation using optical coherence tomography is described here.

Geri dönüşlü optik koherens tomografi kullanarak parçalanabilir iskele tabanlı doku mühendisliği kan damarı gelişimi izleme

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial ...

Tissue-Engineered Graft for Circumferential Esophageal Reconstruction in Rats

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant technique with nutritional support. Recently, there have been many attempts at esophageal tissue engineering, but the success rate has been limited due to difficulty in early epithelization in the special environment of peristalsis. Here, we developed an artificial esophagus that can improve the regeneration of the esophageal mucosa and muscle layers through a two-layered tubular scaffold, a mesenchymal stem cell-based bioreactor system, and a bypass feeding technique with modified gastrostomy. The scaffold is made of polyurethane (PU) nanofibers in a cylindrical shape with a three-dimensional (3D) printed polycaprolactone strand wrapped around the outer wall. Prior to transplantation, human-derived mesenchymal stem cells were seeded into the lumen of the scaffold, and bioreactor cultivation was performed to enhance cellular reactivity. We improved the graft survival rate by applying surgical anastomosis and covering the implanted prosthesis with a thyroid gland flap, followed by temporary nonoral gastrostomy feeding. These grafts were able to recapitulate the findings of initial epithelialization and muscle regeneration around the implanted sites, as demonstrated by histological analysis. In addition, increased elastin fibers and neovascularization were observed in the periphery of the graft. Therefore, this model presents a potential new technique for circumferential esophageal reconstruction.

Esophageal reconstruction is a challenging procedure, and development of a tissue-engineered esophagus that enables regeneration of esophageal mucosa and muscle and that can be implanted as an artificial graft is necessary. Here, we present our protocol to generate an artificial esophagus, including scaffold manufacturing, bioreactor cultivation, and various surgical techniques.

Sıçanlarda Çevresel Özofagus Rekonstrüksiyonu için Doku-Mühendislik Greft

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant ...

Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated media. In this article, we describe detailed protocols that enable the construction of nanofiber architectures in organic solvent mixtures through the self-assembly of uniquely addressable, single-stranded, gamma-modified peptide nucleic acid (&#947;PNA) tiles. Each single-stranded tile (SST) is a 12-base &#947;PNA oligomer composed of two concatenated modular domains of 6 bases each. Each domain can bind to a mutually complimentary domain present on neighboring strands using programmed complementarity to form nanofibers that can grow to microns in length. The SST motif is made of 9 total oligomers to enable the formation of 3-helix nanofibers. In contrast with analogous DNA nanostructures, which form diameter-monodisperse structures, these &#947;PNA systems form nanofibers that bundle along their widths during self-assembly in organic solvent mixtures. Self-assembly protocols described here therefore also include a conventional surfactant, Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), to reduce bundling effects.

This article provides protocols for the design and self-assembly of nanostructures from gamma-modified peptide nucleic acid oligomers in organic solvent mixtures.

Organik Çözücü Karışımlarında Gama Modifiye Peptit Nükleik Asitlerin Kompleks Nanoyapılara Kendi Kendine Montajı

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated ...