Name: viability of bioprinted cellular constructs using a three dispenser cartesian printer
Uploaded: 2015-09-22T16:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 5 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer at JoVE.com

Bu çalışma Hibe No EPS-0903795 Ulusal Bilim Vakfı, NIH NIDCR R01-DE019355 (MJY PI) ​​ve Grant 8P20 GM103444 (YM PI) tarafından verilen altında Hükümet Desteği ile desteklenmiştir.

Aljinat Hidrojeller Üç Boyutlu Bioprinting için Jelatin içeren substratın hazırlanması 1. <ol><li> Yüksek içerikle ilişkili azaltılmış canlılığı önlemek için Pataky ve ark 11 tarafından tarif kalsiyum / jelatin tabaka yöntemi izlenerek kalsiyum / jelatin substrat hazırlayın. Kalsiyum / jelatin tabaka yöntemi aşağıda listelenmiştir. <ol><li> Damıtılmış su içinde kalsiyum klorür dihidrat (ağırlıkça% 1.5), sodyum klorür (ağırlıkça% 0,9), ve domuz jelatin (ağırlıkça% 2) birleştirin ve 100 mM jelatin solüsyonu oluşturmak için 2 dakika boyunca kaynatılır. </li></ol></li><li> Jel O kadar buzdolabında düz bir yüzeyde, 100 mm standart petri kutularının içine jelatin / kalsiyum solüsyonu 5 ml dökün düz bir yüzey üzerinde kaplama yapmak için etrafında çözüm girdap ve yer / N (jel izin en az 8 Kullanmadan önce saat). </li><li> Jelatin / CaCl2 çözeltisine, titanyum dioksit (% 0.3&#39;e) ekleyin, alt-tabaka yüzeyinin opaklığını arttırmak. 10 dakika boyunca karıştırın. Autsterilize edilmesi, 30 dakika için sıvı döngüsü jelatin / TiO2 çözeltisi oclave. <ol><li> Daha önce hazırlanan jelatin levhaların yüzeyine jelatin / TiO2 çözeltisi 3 ml ekleyin. Eşit yüzeyine karşı yayılmaktadır sağlamak için karışım döndürülür. 4 ° C buzdolabı O&#39;da jel izin ver / N (kullanımdan önce en az 8 saat jel izin verir). Alt-tabakalar 3 gün içinde kullanılmalıdır. </li></ol></li></ol> 2. Aljinat oksidasyonu <ol><li> Aşağıda tarif Bouhadir ve ark 30 ile kısmen oksitlenmiş aljinat metodu izleyerek, sodyum alginat bioink okside. <ol><li> % 5 oksitlenmiş aljinat çözeltisi yapmak için, damıtılmış su içinde 100 ml sodyum alginat 1 g çözülür. % 5 oksidasyon solüsyonu elde etmek için, sodyum periodat sulu çözeltisi (0.25 M, 0.25 mmol), oksitleyici madde ekleyin. Oda sıcaklığında 19 saat boyunca karıştırın. Rea sona erdirmek için 24 saat sonra solüsyona 40 ml etilen glikol eklemection. </li><li> Çözelti içinde sodyum klorür 2.5 g çözündürülür. Oksitlenmiş alginatlar çökeltilmesi için: (1 oranında 2) etil alkol içerisinde aşırı miktarda ekleyin. Çökeltilerin toplamak için 1000 xg&#39;de çözüm Santrifüj ve distile su içinde bunları yeniden çözülür. Etanol yıkama tekrarlayın. </li><li> Freeze-kurumasını kullanıma hazır olana kadar -20 ° C&#39;de okside aljinat pelet ve mağaza. </li></ol></li><li> Sodyum yüzdesi ölçerek oksidasyon derecesini belirlemek etilen glikol tarafından bitirildiği önce tüketilen perıodat. <ol><li> Bir potasyum iyodür çözeltisi (w / v% 20, pH 7.0 sodyum fosfat tamponu) ve thyodene çözeltisi (w / v% 10, pH 7.0 sodyum fosfat tampon) hazırlayın. Oda sıcaklığında oksitlenmiş alginat ile iki çözüm karıştırın. </li><li> Yavaş yavaş potasyum iyodür ve theodyne çözeltilerinin karışımı içine reaksiyona alginat ve sodyum periodat çözeltisi bırakın. Spektrofotometrik 426 nm&#39;de karışımın absorbansı ölçülür. O ulaştığında birMaksimum, V 1 olarak aljinat ve sodyum periodat çözeltisi kullanılan hacim kaydedilir. </li><li> Tepkidir <img alt="Denklem 1" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/53156/53156eq1.jpg" width="120" /> . Reaksiyona girmemiş sodyum periodat miktarıdır <img alt="Denklem 1.5" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/53156/53156eq1.5.jpg" width="150" /></li><li> Sodyum miktarının periodat tüketilen belirlemek ilk konsantrasyondan tepkimemiş sodyum periodat miktarını çıkarın. Bir önceki formülü kullanarak, aljinat nihai oksidasyon derecesini belirler. </li></ol></li></ol> 3. Aljinat Peptide Konjugasyon <ol><li> Hücre eki ve yayılma teşvik etmek için, aşağıda tarif edilen Rowley ve diğerleri tarafından 31 RGD Alginat konjügasyon yöntemini izleyerek önce hazırlanmış oksitlenmiş aljinat içine açık bir arginin-glisin-aspartik asit sekansı (peptid) ı olan Birleşmiş ligandlar. </li><li> Sulu carbod kullanınG 4 RGDSPto konjügatı 31 iimide kimyası. </li><li> 0.1 M 2- (N-morfolino) etansülfonik asit,% 5 oksitlenmiş aljinat 1 g çözündürün (MES) tampon maddesi (pH = 4 1-etil- (dimetilaminopropil) karbodiimid (EDC, 0.54 mmol) ilave edin ve N-Hidroksisüksinimid 2 NHS, 0.27 mmol),: 1 oranında amit ara madde oluşturulur. </li><li> Terminal amin ile aljinat polimer omurgasına 0.28 mmol peptid birleştirme ekleyin. RT O / N at karıştırın. </li><li> Çözeltiye 2,5 g sodyum klorür ilave edilerek bağlanma reaksiyonu durdurun. Oksitlenmiş alginatlar çökeltilmesi için: (1 oranında 2) etil alkol içerisinde aşırı miktarda ekleyin. Çökelti toplamak için 5 dakika boyunca 4000 x g&#39;de santrifüjleyin karışımı. Hücre kültürü kaputu ortamı aspire ve damıtılmış su içinde çökelti yeniden çözündürün. Etanol yıkama tekrarlayın. </li><li> Tamamen kurumuş olur kadar (beyaz toz madde olarak görünecektir) çökeltiler kurutmak-Freeze ve sonrası için C buzdolabında ° -20 saklamakkullanın. </li></ol> 4. İnsan Yağ Dokusu Stromal hücreler (hADSC en) Hücre Kültürü <ol><li> Kültür insan adipoz dokusu stromal hücreler (hADSC en),% 10 fetal sığır serumu ve% 1 penisilin-streptomisin,% 1 glutamin ve% 1 antimycin 15 mi, düşük glukoz DMEM ile kaplı hücre kültürü şişeleri (T75 şişeleri) ile muamele 75 cm bölgesi. Onlar confluency (% 80-90) ulaşana kadar her iki günde bir, hücre kültürü kaputu, medyayı değiştirin. </li><li> Birleşmiş kez hücre kültürü kaputu T75 şişeler aktarmak ve hADSC en tripsin enzim sindirimi yöntemi kullanılarak askıya. <ol><li> Kaput, hücre dışı hücre kültür ortamının tüm aspire. Kalsiyum ve magnezyum (DPBS ++) ile Dulbecco&#39;nun Fosfat-Tamponlu Salin, 5 ml ile durulayın. Hücrelerin kapalı DPBS ++ aspire. </li><li> Kaputu birlikte, 1 ml tripsin ve 4 ml DPBS ++ karıştırılarak tripsin ve DPBS ++ bir çözeltisini yapmak. Her şişe, solut 5 ml gerektiririyonu, yani Birleşik kaplardan sayısı için uygun hacimde. Her balona tripsin / DPBS ++ 5 ml ekleyin ve 2 dakika süreyle inkübatör koyun. </li><li> 2 dakika sonra, şişeler kaldırmak ve hafifçe dipleri hücreleri gevşetmek için onları kenarlarını hafifçe vurun. Hücreler askıya sağlamak için mikroskop altında her şişeye bak. Lütfen hücre kültürü kaputu şişeler yerleştirin ve her bir şişeye, uygun hücre kültür ortamının 3 ml ekleyin. Bu tripsin reaksiyon sona erer. </li><li> Her balona hücre yüklü medyayı aktarın ve 50 ml&#39;lik bir konik koymak. 5 dakika boyunca 1.000 xg&#39;de onları santrifüj. Hücreler konik alt küçük beyaz pelet olarak görünmelidir. Geri hücre kültürü kaputu transfer ve medya aspire. Hücre kültür ortamı 2 ml tekrar süspansiyon hücreleri. </li><li> Mikroskop altında Hemasitometre kullanarak hücreleri saymak. Hücreler sayılmış edildikten sonra, medya kültürü kaputu, kısım miktarı ~ 1.3 millio içerenn hücreleri ve 15 ml konik transfer. Santrifüj 1000 x g&#39;de 5 dakika boyunca tekrar hücreleri ihtiva eden 15 ml&#39;lik konik. </li><li> Kültür kaput, her şişeye ~ 350,000 hücrelik bir konsantrasyon ilave, çok sayıda T-75 şişelerinde kalan hücreleri reseed. DMEM medya 15 ml ekleyin ve tekrar birbirine karışana kadar inkübatör dönmek. </li><li> Santrifüj işlemi tamamlandıktan sonra, hücre kültürüne 15 ml konik döner. Hücre topağından ortamı aspire ve genellikle çözelti terteriating, bioink mililitresi başına 1.300.000 hücre konsantrasyonunda sulu aljinat çözeltisi içinde tekrar süspansiyon hücreleri, böylece bioink boyunca homojen bir hücreler dağılımı vardır. Steril yazıcı uyumlu 3 ml&#39;lik enjektöre hücre yüklü bir çözüm yükleyin ve steril 22 G plastik ucunda vida. </li></ol></li></ol> 5. Bioprinter Kur <ol><li> Bioprinter dağıtıcı bilgisayarların her ve FİLTRELİ açınSu banyosu ing. <ol><li> El ile jelleşme mekanizması için için sirkülasyon su banyosu sıcaklığını ayarlamak. </li><li> Elle correlating dağıtıcı bilgisayardaki her dağıtıcı için baskı parametrelerini ayarlamak. 0 backsteps 230 nl, numaraya dağıtma seviyesini ayarlamak ve Dağıtım oranı -sec 10 ul için. </li></ol></li><li> Tasarım yazılımını ve bilgisayardaki USB kameranın görüntüsünü görüntülemek için programını açın. <ol><li> Yazılımını kullanarak, elle damlalar arasında 2,4 mm aralıklı 5 x 5 noktalı dizi için koordinatları girin. </li><li> Olmak üzere baskı parametrelerini ayarlayın: ucu ucuna ve substrat yüzeyi arasındaki mesafe = 0.1 mm; Yükseklik şırınga yeminli arasında kaldırdı = 20 mm; çökelme başına geçen süre 1 sn =. </li><li> Programı kaydedin ve robot göndermek. </li></ol></li><li> 4 ° C yazıcı sahnede jelatin / TiO 2 içeren Petri kabı yerleştirin. Kapatın ve bölme kapı kilidi. </li><li> Ini için PLC kullanınultraviyole ışık kaynakları tialize ve 90 saniye boyunca odasını sterilize edin. </li><li> Sterilizasyon işlemi tamamlandıktan sonra, odasına açın ve hADSC en Gun içine aljinat içinde süspanse 1. Kapat içeren şırınga yüklemek ve bölme kapı kilidi. </li><li> Fan sistemi açmak denge, iç basınç için 30 saniye beklemek zorunda PLC kullanın. </li><li> Bilgisayarda, geometrik yolu ve baskı parametreleri içeren programı çalıştırın. </li><li> Baskı süreci boyunca, doğru ve düzgün bir baskı onaylamak için bilgisayardaki USB kameranın görüntüsünü izlemek. </li><li> Baskı bittikten sonra, yapıları 40 dakika jel izin verir. </li></ol> 6. Hücre Canlılık Değerlendirmesi <ol><li> Görüntüleme zamanına kadar inkübatör hemen DMEM sonrası baskı ve mağaza yansıması için gidiş değildir yapıları kapsamaktadır. </li><li> Konstruktların canlılığını ölçmek için, bir flüoresan bazlı canlılığı / sitotoksisite tahlili kullanarak leke, birkonfokal mikroskopi kullanılarak nd görüntü. <ol><li> Kit talimatlarını izleyerek, kalsein AM ve ethidium homodimeri-1 içeren bir boyama solüsyon hazırlanır. , Boyama çözeltisi 10 ml yapmak etidyum homodimer-1 20 ul ve kalseinin 5 ul eklemek için steril 10 ml ben, doku kültürü dereceli Dulbecco&#39;nun Fosfat-Tamponlu Tuzu (+ magnezyum + Kalsiyum; DPBS ++). </li><li> Karanlıkta 15 dakika boyunca boyama çözeltisi içinde bioprinted yapıları bırakın. </li><li> Görüntü günlerde 0 ve 8 de bir konfokal mikroskop sistemi kullanılarak boyandı yapılar 300 mikron derinliğinde üzerinde 30 optik dilim Z-yığın parametreleri kullanılarak, her bioprinted yapısının birden fazla fotoğraf çekin, elle hücreleri saymak. Hücreler, sarı veya kırmızı görünmesini ise yeşil bunları hayatta saymak ve eğer onları ölü sayılır. </li></ol></li><li> Yapının toplam hücre sayısına bölünmesi ile canlı hücre sayısı olarak hücre canlılığı yüzdesi hesaplanır; Hücre Canlılık = sayısıCanlı hücrelerin (yeşil + sarı) / toplam hücre sayısını (yeşil + kırmızı + sarı) x% 100. </li><li> 0. günde hücre sayısı bölü günde 8 hücre sayısı olarak, her numune için, hücre çoğalması miktarını hesaplayın; Gün 8 / canlı hücreyi Hücre Çoğalması = canlı hücre sayımı günde 0 x% 100 güvenebilirsiniz. </li></ol> 7. RGD Peptide Konjugasyon Analizi <ol><li> Alginat RGD peptid konjugasyon başarısını analiz etmek için, RGD konjuge aljinat ve eşlenik olmayan aljinat karşılaştırın. (&#39;6-diamidino-2-fenilindol, Dihydrochloride 4) kullanılarak (DAPI) ve phalloidin lekeleri bu görüntüyü basılı yapılar yapmak. <ol><li> DPBS ++ 200 ul metanolik stok çözeltisi 5 ul seyreltilmesi ile çalışma çözeltisi phalloidins sağlayın. Kullanılıncaya kadar -20 ° C&#39;de saklayın. </li><li> (0,10509 g / L) / (350,3 g / mol) = 3 × 10 -4 M = 0.0003 M = 0.300 mM = 300 uM: denklemin aşağıdaki DAPI leke 300 mcM stok solüsyonu olun. Th olune DAPI stok çözelti seyreltilerek 1 çalışma çözeltisi: ++ DPBS içinde 100 3 uM çözelti elde etmek için. Kullanılıncaya kadar -20 ° C&#39;de saklayın. </li></ol></li><li> Tamamen% 4 paraformaldehid örneği daldırın. Oda sıcaklığında 1 saat süreyle inkübe edin. Çözelti 5 dakika, her yıkama için oturup izin DPBS ++ ile üç kez yıkayın. Sürecinde fazla jel çevirme, cam bir slayta kuyudan jel örnek aktarın. 10 dakika boyunca DPBS içinde% 0.1 Triton X-100 (0.1 g / 100 mi) ++ jel bırakın. Her yıkama için 5 dakika izin DPBS ++ ile üç kez yıkayın. </li><li> Çalışma çözeltisi içine daldırılarak falloidinle baskılı yapıları Leke. Folyo ile kaplayın ve 4 saat süreyle inkübe edin. Phalloidin leke çıkarın ve DPBS ++ ile üç kez yıkayın. İlk yıkama ikincisi yıkar 5 dakika her biri için oturmalı, hızlı olmalıdır. </li><li> DAPI hazır çözelti içine daldırılarak DAPI ile basılmış yapıları Leke. Folyo ile örtün ve oda sıcaklığında 30 dakika inkübe edilir. YıkamaHer bir yıkama sağlayan DPBS ++ ile üç kez 5 dakika boyunca dinlendirilir. Bir konfokal mikroskop sistemi üzerinde örnekleri gözlemleyin ve görüntü. </li></ol>

<ol>
	<li>Langer, R., 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> Tissue Engineering. Science. 260 (5110), 920-926 (1993).</li><li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Printing+and+Prototyping+of+Tissues+and+Scaffolds.">Review: Printing and Prototyping of Tissues and Scaffolds.</a> Science. 338 (6109), 921-926 (2012).</li><li>Kachurin, A. M., 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=Direct-Write+Construction+of+Tissue-Engineered+Scaffolds.">Direct-Write Construction of Tissue-Engineered Scaffolds.</a> Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 698, 10-1557 (2002).</li><li>Sachlos, E., Czernuszka, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+Tissue+Engineering+Scaffolds+Work.+Review+on+the+Application+of+Solid+Freeform+Fabrication+Technology+to+the+Production+of+Tissue+Engineering+Scaffolds.">Making Tissue Engineering Scaffolds Work. Review on the Application of Solid Freeform Fabrication Technology to the Production of Tissue Engineering Scaffolds.</a> European Cells and Materials. 5, 29-40 (2003).</li><li>Yeong, W. Y., Chua, C. K., Leong, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+in+Tissue+Engineering.">Rapid Prototyping in Tissue Engineering.</a> Challenges and Potential. Trends Biotechnol. 22 (12), 643-652 (2004).</li><li>Landers, R., Pfister, A., Hubner, U., John, H., Schmelzeisen, R., Mulhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Soft+Tissue+Engineering+Scaffolds+by+means+of+Rapid+Prototyping+Techniques.">Fabrication of Soft Tissue Engineering Scaffolds by means of Rapid Prototyping Techniques.</a> Journal of Materials Science. 37 (15), 3107-3116 (2002).</li><li>Murphy, S. V., Skardal, A., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Hydrogels+for+Bio&#8211;Printing+Applications.">Evaluation of Hydrogels for Bio&#8211;Printing Applications.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 101A (1), 272-284 (2013).</li><li>Burg, K. J. L., Boland, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimally+Invasive+Tissue+Engineering+Composites+and+Cell+Printing.">Minimally Invasive Tissue Engineering Composites and Cell Printing.</a> IEEE Eng Med Biol Mag. 22 (5), 84-91 (2003).</li><li>Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., Dubruel, 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+Review+of+Trends+and+Limitations+in+Hydrogel-Rapid+Prototyping+for+Tissue+Engineering.">A Review of Trends and Limitations in Hydrogel-Rapid Prototyping for Tissue Engineering.</a> Biomaterials. 33 (26), 6020-6041 (2012).</li><li>Khalil, S., Nam, J., Sun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi&#8211;Nozzle+Deposition+for+Construction+of+3D.">Multi&#8211;Nozzle Deposition for Construction of 3D.</a> Biopolymer Tissue Scaffolds. Rapid Prototyping Journal. 11 (1), 9-17 (2005).</li><li>Pataky, K., Braschler, T., Negro, A., Renaud, P., Lutolf, M. P., Brugger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdrop+Printing+of+Hydrogel+Bioinks+into+Three&#8211;Dimensional+Tissue&#8211;Like+Geometries.">Microdrop Printing of Hydrogel Bioinks into Three&#8211;Dimensional Tissue&#8211;Like Geometries.</a> Adv Mater. 24 (3), 391-396 (2011).</li><li>Pati, F., Shim, J. H., Lee, J. S., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Printing+of+Cell&#8211;Laden+Constructs+for+Heterogeneous+Tissue+Regeneration.">Three-Dimensional Printing of Cell&#8211;Laden Constructs for Heterogeneous Tissue Regeneration.</a> Manufacturing Letters. 1 (1), 49-53 (2013).</li><li>Gruene, M., 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=Laser+Printing+of+Three&#8211;Dimensional+Multicellular+Arrays+for+Studies+of+Cell&#8211;Cell+and+Cell&#8211;Environment+Interactions.">Laser Printing of Three&#8211;Dimensional Multicellular Arrays for Studies of Cell&#8211;Cell and Cell&#8211;Environment Interactions.</a> Tissue Eng. 17 (10), 973-982 (2011).</li><li>Khalil, S., Sun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+Endothelial+Cells+With+Alginate+for+3D+Tissue+Constructs.">Bioprinting Endothelial Cells With Alginate for 3D Tissue Constructs.</a> J Biomed Eng. 131 (11), 1-8 (2009).</li><li>Xu, T., 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=Hybrid+Printing+of+Mechanically+and+Biologically+Improved+Constructs+for+Cartilage+Tissue+Engineering+Applications.">Hybrid Printing of Mechanically and Biologically Improved Constructs for Cartilage Tissue Engineering Applications.</a> Biofabrication. 5 (1), 1-10 (2012).</li><li>Zhang, T., Yan, K. C., Ouyang, L., Sun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Characterization+of+Bioprinted+in+vitro+Soft+Tissue+Models.">Mechanical Characterization of Bioprinted in vitro Soft Tissue Models.</a> Biofabrication. 5 (4), 1-10 (2013).</li><li>Chung, J. H. Y., 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=Bio&#8211;ink+Properties+and+Printability+for+Extrusion+Printing+Living+Cells.">Bio&#8211;ink Properties and Printability for Extrusion Printing Living Cells.</a> J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 1 (7), 763-773 (2013).</li><li>Yang, S., Leong, K. F., Du, Z., Chua, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Design+of+Scaffolds+for+Use+in+Tissue+Engineering.">The Design of Scaffolds for Use in Tissue Engineering.</a> Part II. Rapid Prototyping Techniques. Tissue Engineering. 8 (1), 1-11 (2002).</li><li>Ferris, C. J., Gilmore, K. G., Wallace, G. G., Panhuis, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofabrication:+An+Overview+of+the+Approaches+Used+for+Printing+of+Living+Cells.">Biofabrication: An Overview of the Approaches Used for Printing of Living Cells.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 97 (10), 4243-4258 (2013).</li><li>Lu, L., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Importance+of+New+Processing+Techniques+in+Tissue+Engineering.">The Importance of New Processing Techniques in Tissue Engineering.</a> MRS Bull. 21 (11), 28-32 (1996).</li><li>Wake, M. C., Gupta, P. K., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+pliable+biodegradable+polymer+foams+to+engineer+soft+tissues.">Fabrication of pliable biodegradable polymer foams to engineer soft tissues.</a> Cell Transplant. 5, 465-473 (1996).</li><li>Mironov, V., Visconti, R. P., Kasyanov, V., Forgacs, G., Drake, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ+Printing:+Tissue+Spheroids+as+Building+Blocks.">Organ Printing: Tissue Spheroids as Building Blocks.</a> Biomaterials. 30 (12), 2164-2174 (2009).</li><li>Norotte, C., Marga, F. S., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffold&#8211;free+Vascular+Tissue+Engineering+Using+Bioprinting.">Scaffold&#8211;free Vascular Tissue Engineering Using Bioprinting.</a> Biomaterials. 30 (30), 5910-5917 (2009).</li><li>Devillard, R., 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=Cell+Patterning+by+Laser&#8211;Assisted+Bioprinting.">Cell Patterning by Laser&#8211;Assisted Bioprinting.</a> Methods Cell Biol. 119, 159-174 (2014).</li><li>Binder, K. W., Allen, A. J., Yoo, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop&#8211;on&#8211;Demand+Inkjet+Bioprinting:+a+Primer.">Drop&#8211;on&#8211;Demand Inkjet Bioprinting: a Primer.</a> Gene Ther Reg. 6 (1), 33 (2011).</li><li>Xu, T., 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=Viability+and+Electrophysiology+of+Neural+Cell+Structures+Generated+by+the+Inkjet+Printing+Method.">Viability and Electrophysiology of Neural Cell Structures Generated by the Inkjet Printing Method.</a> Biomaterials. 27 (19), 3580-3588 (2006).</li><li>Calvert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+Printing+for+Materials+and+Devices.">Inkjet Printing for Materials and Devices.</a> Chem Mater. 13 (10), 3299-3305 (2001).</li><li>Chang, C. C., Boland, E. D., Williams, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct&#8211;Write+Bioprinting+Three&#8211;Dimensional+Biohybrid+Systems+for+Future+Regenerative+Therapies.">Direct&#8211;Write Bioprinting Three&#8211;Dimensional Biohybrid Systems for Future Regenerative Therapies.</a> J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 98 (1), 160-170 (2011).</li><li>Li, M. G., Tian, X. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Brief+Review+of+Dispensing&#8211;Based+Rapid+Prototyping+Techniques+in+Tissue+Scaffold+Fabrication:+Role+of+Modeling+on+Scaffold+Properties+Prediction.">A Brief Review of Dispensing&#8211;Based Rapid Prototyping Techniques in Tissue Scaffold Fabrication: Role of Modeling on Scaffold Properties Prediction.</a> Biofabrication. 1 (3), 1-10 (2009).</li><li>Bouhadir, K. H., Lee, K. Y., Alsberg, E., Damm, K. L., Anderson, K. W., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+of+Partially+Oxidized+Alginate+and+its+Potential+Application+for+Tissue+Engineering.">Degradation of Partially Oxidized Alginate and its Potential Application for Tissue Engineering.</a> Biotechnol Prog. 17 (5), 945-950 (2001).</li><li>Rowley, J. A., Madlambaya, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alginate+Hydrogels+as+Synthetic+Extracellular+Matrix+Materials.">Alginate Hydrogels as Synthetic Extracellular Matrix Materials.</a> Biomaterials. 20 (1), 45-53 (1999).</li><li>Smith, C. M., Christian, J. J., Warren, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+Environmental+Factors+that+Impact+Viability+of+Tissue&#8211;Engineered+Constructs+Fabricated+by+a+Direct&#8211;Write+Bioassembly+Tool.">Characterizing Environmental Factors that Impact Viability of Tissue&#8211;Engineered Constructs Fabricated by a Direct&#8211;Write Bioassembly Tool.</a> Tissue Engineering. 13 (2), 373-383 (2007).</li><li>Ozbolat, I., Yu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+Towards+Organ+Fabrication:+Challenges+and+Future+Trends.">Bioprinting Towards Organ Fabrication: Challenges and Future Trends.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 60 (3), 691-699 (2012).</li><li>Peltola, S. M., Melchels, F. P., Grijpma, D. W., Kellomaki, M. A. <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+of+Rapid+Prototyping+Techniques+for+Tissue+Engineering+Purposes.">A Review of Rapid Prototyping Techniques for Tissue Engineering Purposes.</a> Annals of Medicine. 40 (4), 268-280 (2008).</li><li>Malda, J., 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=25th+Anniversary+Article:+Engineering+Hydrogels+for+Biofabrication.">25th Anniversary Article: Engineering Hydrogels for Biofabrication.</a> Adv Mat. 25 (36), 5011-5028 (2013).</li><li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Bioprinting+of+Tissues+and+Organs.">3D Bioprinting of Tissues and Organs.</a> Nat Biotech. 32 (8), 773-785 (2014).</li><li>Jia, J., 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=Engineering+Alginate+as+Bioink+for+Bioprinting.">Engineering Alginate as Bioink for Bioprinting.</a> Acta Biomaterialia. 10 (10), 4323-4331 (2014).</li><li>Forty, R. A., Steinberg, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Differential+Adhesion+Hypothesis:+a+Direct+Evaluation.">The Differential Adhesion Hypothesis: a Direct Evaluation.</a> Developmental Biology. 278 (1), 255-263 (2005).</li><li>Wang, L., Shansky, J., Borselli, C., Mooney, D., Vandenburgh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Fabrication+of+a+Biodegradable,+Covalently+Crosslinked+Shape&#8211;Memory+Alginate+Scaffold+for+Cell+and+Growth+Factor+Delivery.">Design and Fabrication of a Biodegradable, Covalently Crosslinked Shape&#8211;Memory Alginate Scaffold for Cell and Growth Factor Delivery.</a> Tis Eng Part A. 18 (19-20), 2000-2007 (2012).</li><li>El&#8211;Sherbiny, I. M., Yacoub, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel+Scaffolds+for+Tissue+Engineering:+Progress+and+Challenges.">Hydrogel Scaffolds for Tissue Engineering: Progress and Challenges.</a> Global Cardiology Science, &amp; Practice. 3 (38), 316-342 (2013).</li><li>Smith, C. M., 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=Three&#8211;Dimensional+BioAssembly+Tool+for+Generating+Viable+Tissue-Engineered+Constructs.">Three&#8211;Dimensional BioAssembly Tool for Generating Viable Tissue-Engineered Constructs.</a> Tissue Engineering. 10 (9&#8211;10), 1566-1576 (2004).</li><li>Ozbolat, I. T., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+&#8216;Multi-arm+Bioprinter&#8217;+for+Hybrid+Fabrication+of+Tissue+Engineering+Constructs.">Development of a &#8216;Multi-arm Bioprinter&#8217; for Hybrid Fabrication of Tissue Engineering Constructs.</a> Robotics and Computer&#8211;Integrated Manufacturing. 30 (3), 295-304 (2014).</li><li>Kolesky, D. B., Truby, R. L., Gladman, A. S., Busbee, T. A., Homan, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Bioprinting+of+Vascularized,+Heterogeneous+Cell&#8211;Laden+Tissue+Constructs.+Adv+Mater.+X.">Three-Dimensional Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell&#8211;Laden Tissue Constructs. Adv Mater. X.</a> Adv Mater. X, x-y (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Doku mühendisliği odak noktası, geri sürdürmek, ya da yerli doku functio geliştirme yeteneğine sahip biyolojik değiştirmeleri geliştirerek, organ sıkıntısı ve transplantasyon ihtiyaçları arasında köprü olmaktır. Bu iç Geometr üzerinde bir kompleks, anatomik olarak uygun dış geometri ve hassas kontrolü ile iskelelerinin doğrudan imalat yol açmıştır. Üç boyutlu bioprinting katman-katman approac kullanarak dijital model çeşitli boyut ve şekillerde üç boyutlu yapılar oluşturmak için kullanılan bir yöntemdir. Üç boyutlu biomimetic yapıların imalat doku mühendisliğinde ilerlemesi önemli bir rol oynar. Oluşturulan yapılandırmanın biomimetic functio etkileyen tasarım sürecinin kritik yönleri vardır. Biyo materyalin ve alt-tabakanın sıcaklığının kontrol etme yeteneği hidrojellerinin jelleşme mekanizması ve beni bunların bakımı için esastırBu nedenle hidrojel içinde hücre dağılımı, proliferasyon ve farklılaşmasını etkileyen chanical özellikleri. Organlar, birçok hücre tipleri oluşur, birden çok dağıtıcılar heterojen doku benzeri yapılar üretmek için kritik öneme sahiptir. Dış mimarisinin bilgisayar destekli tasarım farklı yara veya dokular için özel doku ikame üretilmesini sağlar. Bu hastaya özel değiştirmeler gelişimi için gereklidir. Bu birbirleri ile yakın temas içinde, uygun hücrelerin yerleştirilmesi ve bunların hücre-hücre birleşme benzeri in vivo olarak oluşturmasına izin yapı içinde hücre-hücre ilişkilerini etkiler nedeniyle, iç mimarisi de eşit derecede önemlidir. Hücreler iletişim ve birbirleri ile ağ damar ağları oluşturmak ve doğal dokuların kendi biyoaktiviteyi taklit etmek nasıl hücrelerin kesin yerleştirme belirler. Üç boyutlu bioprinting bioink içinde homojen bir şekilde dağılmış hücreleri, hem de uzaysal p mükemmel kesinlik sağlarhücrelerin sonra değiştirmenizi. Oluşturulan iskeleleri, aynı zamanda hücre farklılaşması ve hücre dışı matris formülasyonu için gerekli olan yüksek bir lokal hücre yoğunlukları vardır. Güvenilir ve tutarlı biomimetic hidrojel ile karışık tek tek hücrelerin veya hücre homojen damla dağıtan bir 3D robot bioprinter burada sunulmuştur. Benzer bioprinters bir ön fusion teknolojisi kullandık. Diferansiyel yapışma hipotezi ile uygun olarak, tek tek hücreler sigorta ve hücre ile yüzeyin konsantrasyon ve yapışma moleküllerinin dağılımına dayanarak, organize bir kalıp ya da benzeri bir cihaz içine yerleştirildiğinde. Bu cihazlar, önceden birleştirilmiş çubuk veya daha sonra dağıtıcı içine yüklenmiş ve kaynaşık ön ya da önceden yapılmış çubuklar yakın yerleştirilir başka geometrik şekillere oluşturur, daha sonra bir sigorta daha büyük bir geometrik Kadm halinde. Bitiş geometrileri bu önceden yapılmış kuruluşlar inşa edilebilir ne ile sınırlıdır. Burada uygulanan bioprinter benzersiz bir sıcaklık içerirkontrollü bir ortam içinde hücreler ve hücre-hidrojel karışımlarından ön-füzyon gerekliliği ile sınırlı değildir. Bu koşullar altında, bioprinter diferansiyel yapışma hipotezine sadece bağımlı değildir. Hidrojel materyallerin eklenmesi hücre dağılımı rehberlik edecek ve hücreler kaynaştırmak için izin, ya da değil, özelliklerine bağlı olarak belirli bir deney için arzu edebilirsiniz. Hücre-kapsülleme biomimetic hidrojellerin seçimi de hücre fenotipi üzerinde derin bir etkisi vardır. Malzeme hücre eki, hem de hücre boyutu ve morfolojisi üzerinde bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Böyle, hidrojellerin viskozite gibi reolojik özellikleri, hücresel microenvironmen üzerinde nüfuzlarını dikte. Yerli aljinat atıl ve kolayca fenotip kontrolünde katılan hücreleri ile iletişim kurmaz. Bununla birlikte, kimyasal olarak peptid konjugasyon ve oksidasyona değiştirilir alginat kullanılarak, elde edilen yapılar degradasyon kontrol edilir ve hücre fazla görüntülemeeki, göç ve proliferatio. Bir biyomalzemenin fizikokimyasal özellikleri değiştirme doku developmen etkileyebilir. Sıvı-dağıtımını kullanarak üç boyutlu bioprinting, doğrudan yazma makinesi baskılı yapıların çözünürlük derecesi ile sınırlıdır, hidrojel malzemeleri, ilk hücre ölümü sonrası baskı kullanılabilirliği, ve biomimetik vaskülarize yeteneği. Bioprinting önemli bir özelliği çözünürlüğü olduğunu. Her yazdırma yöntemi küçük ulaşılabilir ayrıntıları alt sınırı teknik boyutu ile tanımlanır. Dakika ayrıntıları daha yüksek çözünürlük, daha küçük maksimum yapı: baskılı yapının alt sınırı boyutu ve ulaşılabilir ölçeği arasında dinamik bir ilişki vardır. Bioprinter o benzer makinelere göre daha yüksek bir çözünürlük veren, son derece spesifik ve organize desen hacimleri küçük 230 olarak nl yatırma yeteneğine sahiptir. Hidrojeller yaygın nedeniyle bioprinting kullanılmıştır kendihidrofilikliği, biyouyumluluk, ekstraselüler matriks yapısal benzerlik ve modificatio kolaylığı. Hidrojeller, yüksek su içeriği, kendi biyouyumluluk artırır, ancak büyük ölçüde mekanik mukavemet ve azaltır. Bioadditive imalat ekstrüzyon sırasında sıvı teslimat için uygun mekanik özelliklere sahip optimum Hidrojellerin bir eksikliği vardır. Bu nedenle, immünolojik olarak eylemsiz olan başarılı bir şekilde sıvı akışı kullanılarak ekstrüde edilebilir cytocompatible jelasyon mekanizmalarına sahip, ve aynı zamanda mekanik için optimum bir dağılım ile bir cep yüklü matrisi üretmek hidrojeller geliştirmek için büyük bir talep vardır. Baskı işleminden önce, hücreye yüklü hidrojel bioink hücrenin ödün, bir zaman miktarı için şırıngalar içinde depolanmalıdır. Baskı sırasında, ekstrüzyon sırasında hücreleri üzerinde indüklenen kesilme baskısı ayrıca, zararlı olabilir. Bioprinter nedenle i sorunun üstesinden, yüksek uygulanabilir (&gt;% 90) yapıları üretebilmektedirnitial hücre ölümünü tutmaktadır. Vaskülarizasyon, iletilmesi destekleyen, ya da bioprinted bir biomimetic işlevini korunmasında hayati bir rol oynar. Oksijen difüzyon m olduğu; Bu nedenle daha büyük hipoksi a, inşa bioprinted. Geleneksel teknikler ölçüde üretilebilir iskeleler boyutunu sınırlayan, gömülü damarsal yapılar ile üretemezler. Bioprinter hücre canlılığı değerlendirmesi 8 gün boyunca basılı yapıları önemli hücre çoğalmasını gösterdi. Bu nedenle, teknik, hücre büyümesini, iletişim ve ağların oluşmasını, damarlanma gereksinimlerini sağlayan iskeleler oluşturmak için yeteneğini kanıtlıyor. Bioprinter hızla özel desenler hücre yüklü hidrojeller yatırmak için çeşitli malzemeleri kullanarak yeteneği sağlar. Bu teknik ayarlanabilir özelliklere sahip heterojen yapıları üretirken, bu eşzamanlı birikimi ve reaktif karıştırma aciz. Bazı biyomalzeme için, bu birikim bir araya geldihod jelleşme mekanizması geliştirmek ve iskele Bluz süresini kısaltmak olacaktır. Çok şırınga dağıtıcının eklenmesi biofabrication tekniği için biyomalzemelerin daha geniş bir izin verebilir. Hidrojel özellikleri hücre ağı oluşumu ve konstruktların damarlanma hakkında daha ayrıntılı bilgi sağlayacak bir zaman uzun bir süre boyunca bioprinted yapılarda hücre faaliyetinin incelenmesi. Tarif bioprinter en yerleştirme yöntem ayrıca bir robot konumlandırılması ve önceden belirlenmiş bir desende önceden birikmiş malzemenin üzerine biyolojik malzemelerin çok sayıda yatırmak için üç dağıtma itici içerebilir. Bu adım, üç boyutlu bir organ veya doku elde edilene kadar artan kalıpları kullanarak tekrarlanabilir. Bu nedenle, yazıcı Palmetto güvenilir damar ve yüksek hücre viyabilitesini muhafaza edebilen bir üç boyutlu yapı yaratmak için hücre yüklü hidroj dağıtılması için uygun olan, ve, eğerDoku mühendisliği uygulamalarında kullanılmak.

Doku mühendisliği, korumak, geri yükleme veya yerel dokuyu geliştirmek ve işlevsel ikame gelişiminde biyoloji ve mühendislik prensiplerini kullanır. Doku mühendisliği yanı sıra hücre tabanlı sensörler, ilaç / toksisite taraması, doku veya tümör modellerinde, diğer bilimsel ve teknolojik gelişmeleri kolaylaştıracak talep üzerine üç boyutlu biomimetic yapılar üretme yeteneği. Yakından hücreler ve nativ dokuda hücre dışı matrisin yüksek organize etkileşimi taklit eden gerekir, çünkü doku mühendisliği yapılarının üç boyutlu kuruluş imalat yönteminin temel bir bileşenidir. Biyolojik olarak parçalanabilir ve şekli oluşturan üç boyutlu iskele hücreleri, bir hücre, iki boyutlu bir tabaka meydana getirmek üzere göç için yeni bir doku yapıları üreten kritik faktörler vardır, ancak tercih edilen üç boyutlu bir büyüme kabiliyetinden yoksundur. Iskele hücre için geçici bir vakıf olarak hizmet vermektedirbağlanma ve proliferasyonu, yani kontrol gözeneklilik ve biyolojik olarak parçalanma ve yeterli mekanik Integrit sahip olan malzemelerden imâl edilmelidir. Iskele malzemeleri sitotoksik veya ana bilgisayardan olumsuz bir yanıt oluşturmak gerekir. Hidrojeller yaygın doku mühendisliği teknikleri kullanılmıştır ve nedeniyle hidrofilik hidrojeller structur boyunca sıvı ve gaz değişimi izin verir. Farklı hidrojeller birleştirerek, sentezlenen hidrojelin özellikleri farklı uygulama ihtiyacını karşılamak için değiştirilebilir vardır. Geleneksel doku mühendisliği yaklaşımı hücreleri post-fabricatio ile ekilir aselüler gözenekli kurban iskelelerinin oluşturulmasını içerir. Birçok teknikler elyaf bağlama, çözücü döküm olarak, istihdam ve kalıp eritmek, ancak doku mühendisliği uygulamaları için minimal başarılı olduğunu kanıtladı edilmiştir. Fiber bağlama yöntemleri lifler belirli şekillerde hizalanmış izin, ama onlar yanlısı yalnızca yeteneğine sahipÇok ince iskele ducing. Solvent döküm yöntemleri, çok gözenekli yapıları üretilen ancak büyük üretilen membran thic sadece 3 mm oldu. Bu nedenle, üç boyutlu yapılar oluşturma teknikleri kullanarak, bu mümkün değildir. Erime kalıplama teknikleri, üç boyutlu yapı iskelesi üretiminde başarılı oldu, fakat bu yüksek sıcaklıklar, biyolojik malzeme üretim süreç sırasında eklenen edilemeyeceğini gerekmektedir. Iskeleleri önceden tanımlanmış veya kontrol mikroyapılarına ve üç boyutlu iskeleleri üretmek için doku mühendisliği gereksinimlerini karşılamak için kendi yeteneği sınırlıdır sonrası imalat numaralı seribaşı. Katı iskele tohumlama teknolojileri ile bir başka önemli konu damarlanma ve kötü mekanik eksikliği olduğunu. Bioprinting beri geleneksel dezavantajlarının üstesinden gelmek için toksik olmayan, biyolojik olarak parçalanabilen, termo-tersinir jellerin kullanımı yoluyla üç boyutlu şekilde genişletilmiştir. Katı serbest form imalat t birkaçŞu anda istihdam edilen tekniki lazer yardımlı bioprinting ve inkjet baskı vardır. Lazer destekli bioprinting teknikleri Darbeli bir lazer kaynağı, bir hedef plakası ve üç boyutlu oluşturmak için bir alıcı alt-tabakanın kullanımı. Ancak, bu teknik, düşük verimlilik, düşük hücre canlılığı ile sınırlıdır ve yalnızca photocrosslinkable ön-polimerler çapraz bağlı bir hidrojel oluşturmak üzere kullanılabilir, çünkü sadece imal dokularda sınırlı düzenlemeleri üretebilir. Mürekkep püskürtmeli baskı pikolitre mürekkep yatırarak bir tabaka üzerinde dijital görüntü verilerini üretir temassız yöntem olarak geliştirilmiştir. Bununla birlikte, yüksek çözünürlüklü bir yapı üretmek etmez mürekkep püskürtmeli baskı, tecrübe hızlı protein denatürasyonu oluşturur ve hücrelerin çoğu yerleştirilmesi sırasında lizlenir. Şu anda, yeni katkı üretim bioprinting yöntemleri geliştirilmiştir. Bu sistemlerde, hücre, proteinler, büyüme faktörleri ve biomimetik hidroj tipik haliyle matris mater entegreIALS imalat işlemi sırasında ve aynı zamanda yakın yerli mikromimarisini taklit üç boyutlu iskele tabanlı hücre yüklü yapılar oluşturmak için bir bilgisayar kontrollü aktüatörleri kullanarak yatırılır. Hücre yüklü hidrojeller birden fazla hücre tipleri, ya da homojen oluşan heterojen olabilir bioink oluşturmaktadır. Katkı üretim sistemleri yatırma bioink açılan yan damla x, y ve z yönde hareket edebilen bir bilgisayar kontrollü sahne üzerine yöneltilmesi veya katman-katman atılabilir şırıngalar ve ipuçları ile. Bilgisayar yazılımları sayesinde, basılı iskelelerinin mimarisi kolayca uygulama gereksinimlerine bağlı olarak manipüle edilebilir. Geleneksel tekniklerle farklı olarak, üç boyutlu tıbbi teknolojiler (manyetik rezonans görüntüleme, bilgisayarlı tomografi) hastaya özgü yapının yaratılmasında, tasarımlar içine dahil edilebilir. Yapıları daha yüksek l üretildikleri için, bu yöntemleri de vaskülarize yedek üretme olasılığını izinocal hücre yoğunluğu, hücre-hücre etkileşimleri izin vermek ve implantasyon sonrası surviva olasılığını arttırır. Palmetto Yazıcı üç boyutlu heterojen doku yapıları (Şekil 1) üretmek için programlanabilir robotik üretim metotları kullanan özel inşa edilmiş üç boyutlu çoklu dağıtıcı sistemidir. Bu benzersiz kombinasyon malzemelerin bir çok kullanımı heterojen yapıların üretilmesi için izin verir. Bioprinter başlatma size bioprinted yapıların basılabilirliği optimize etmek için parametrelerin çeşitli ayarlamanızı sağlar, çünkü bioprinting en önemli adımlardan biridir. Bioprinter kullanıcı etkileşimli dokunmatik ekran kontrol paneli üzerinden faaliyet gösteren bir programlanabilir lojik kontrol (PLC), (Şekil 1, A) tarafından kontrol başlangıç, işletme ve kapatma dizileri ile bir toplu tipi sürecini kapsar. Biyo kirlenmesini önlemek içinmantıklı malzemeler bioprinter pozitif basınçlı poli (metil metakrilat) içine bir yüksek verimlilikli parçacık Yakalama (HEPA) ile (PMMA) odacık hava sirkülasyon sistemi filtreli (Şekil 1 A, B, C). Yazıcının içi dahili ultraviyole ışık kaynağı (Şekil 1, D) kullanılarak sterilize edilebilir. Bioprinter merkezi bileşeni tekrarlanabilir 10 mikrometre (Şekil 1, E) bir hassasiyetle bir dağıtıcı ucu yerleştirebilirsiniz tamamen programlanabilir konumlandırma robottur. Bir döner vida kullanarak 230 nl (Şekil 1, F) kadar küçük miktarlar yatırmak mümkün üç dağıtıcılar vardır. Her dağıtıcı için (Şekil 1, G) baskı parametrelerini yöneten ayrı bilgisayar kullanarak bağımsız programlanabilir. Döner vidalı dağıtma bir şırınga ve aşağı şırınga ucunun üzerinden bioink taşımak için bir motor tahrikli vidasının dönüşü kullanmaktadır. Bu dağıtıcılar, bir pnömatik üzerine monte edilirly kontrol aracı yuvası (Şekil 2A, B), bir robot programlanan kontrol (Şekil 1, H) altında Z ekseni robot kolu üzerine monte edilmiş dağıtıcı geçiş sağlayan. XYZ robotu (Şekil 1, I) çalıştıran bir bilgisayara tasarım yazılımı baskı talimatlarını alır. Her program dağıtım yerleri, kalibrasyon rutinleri ve dağıtıcı değişen protokolleri içerir. Her bir dağıtıcı malzemenin biriktirilmesi nerede esas XYZ oluşur Oluşturulan yapılar tasarımı koordine eder. Bioprinter XYZ şırınga ucu ucunun koordinatları belirlemek için iki optik ışık sensörleri (Şekil 2C) ihtiva eder. Bu sensörler dağıtıcı ucu uçları konumlarını hesaplamak için aşağıdaki kullanan robot, bilgi koordinat gönderin. Bir Accura ile mesafeyi ölçmek için 30 x 100 mikrometre spot büyüklüğü bir 633 nm diyot kırmızı lazer ışını projeler ek deplasman lazer (Şekil 2B) Orada0,1 mikrometre cy. Kiriş çok odaklı olduğunda robot baskı yüzeyinin Z mesafeyi belirler. Bu ölçüm ve Z de uç optik ışık sensörleri ölçümü doğru Z hesaplanması baskı yüzeyine göre dağıtıcı ucu yerleştirmek için kullanılan koordinatları sağlar. Dağıtıcı ipuçları Y ve Z merkezleri bulmak için X ekseni odaklı optik ışık sensörü sayesinde yanal ve düşey hareket ve yanal bir Y ekseni sensörü sayesinde X ekseni merkezini bulmak için. Yüzey dağıtma ucu ucuna konumuna göreli yeri belirlemek için + cz = d ax +: baskı yüzeyi xyz uzayda düz bir uçak için formül kullanılarak eşleştirilir. Yazıcı aşaması (Şekil 1, J) çapı 80 mm bir örnek Petri kabı kadar tutar ve ayarlanan sıcaklığı (Şekil 1, K) korumak için devirdaim su banyosu kullanır. Aşama sıcaklığı -20 aralığında ayarlamak içinde sabit kalır edilebilir. USB kamera var monteRobot Z-kol üzerine baskı işleminde (Şekil 1, L) sırasında dağıtım ucu büyütülmüş görünümünü sağlamak. Yazdırma işlemi (Şekil 1, L) sırasında bioprinter tam bir görünümünü sağlar odacık iç üst kısmına doğru monte edilmiş bir ikinci kamera var. Bir bilgisayar destekli tasarım çizim yazılımı biriktirme deseni belirler ve kullanıcı artarak aralıklı damlacıkların ve karmaşık yapıları (Şekil 3) oluşturmak için izin verir. Üç boyutlu yolları elle yazıcı uyumlu tasarım yazılımı içine kodlanmış veya ayrı bir bilgisayar destekli tasarım yazılımı çizim (Şekil 4, Tablo 1) alınabilir. Yazıcı uyumlu yazılım izin veren bu tür şırınga ucu sonu ve subst arasındaki çökelme yöntemiyle (tek damlacık birikmesi veya sürekli yolu birikimi) yollarının, üç boyutlu geometri, çökelme hızı, mesafe olarak baskı parametrelerinin varyasyonlarıoran baskı yüzeyi, bireysel damla ve yüksekliğini yatırmak ve şırınga hızlandırmak için süre damla birikimi arasında kaldırılır. Her program yazdırma sırasında, operatör müdahalesi olmadan, steril bir ortam sağlamak için XYZ dağıtım yerleri, uç kalibrasyon rutinleri ve dağıtıcı değişen protokolleri içerir. Robotun programlanabilir lojik kontrolör (PLC) tasarım yazılımını çalıştıran bilgisayardan talimat alır ve dış denetleyicileri olayların zamanlaması (örneğin, dağıtıcılar) kontrol eder. Bunu yapmak için, PLC dağıtıcılar kontrol etmek için bir döngü mekanizması kullanır , robotik konumlandırma cihazı ve çevresel faktörler. Bir döner vidalı, sıvı dağıtma sistemi kullanan üç boyutlu doğrudan yazma bioprinting daha verimli, doğru ve önceki yöntemlerden daha kolay olması için hücrelerin yatırma süreci sağlar. Bu çalışma özel inşa bioprinter ce üretebilen gösteriyoryüksek hücre canlılığı ile ll yüklü hidrojel yapıları.

<table><tbody><tr><td>Positioning Robot (JR2000 XYZ)</td><td>Janome&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dispensers: SDAV Linear Drive SmartDispensers</td><td>Fishman Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optical Light Sensors:&amp;nbsp;</td><td>Keyensce</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Displacement Laser: OD Mini</td><td>SICK</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Recirculating Water Bath: Polystat</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-12122-02</td><td></td></tr><tr><td>USB Cameras: Dino-Lite Premier 5MP</td><td>AnMo Electrionics/YSC Technologies</td><td>AD7013MT</td><td></td></tr><tr><td>Printer-Compatible Computer Design Software: JR-C Points</td><td>Janome</td><td></td><td>Comes with purchase of Janome Robot</td></tr><tr><td>Computer-Aided Design Drawing Software: Visual PathBuilder</td><td>RatioServ</td><td></td><td>Can be downloaded at: www.ratioserv.com/index.php/downloads</td></tr><tr><td>Printer 3 cc Syringes:&amp;nbsp;</td><td>Fishman Corporation</td><td>122051</td><td></td></tr><tr><td>22 G Dispenser Tips</td><td>Fishman Corporation</td><td>Z520122&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Calcium Chloride Dihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10035-04-8</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-14-5</td><td></td></tr><tr><td>Porcine Gelatin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9000-70-8</td><td></td></tr><tr><td>Titanium Dioxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13462-67-7</td><td></td></tr><tr><td>Protanal LF 20/40 Alginate (Sodium Alginate)</td><td>FMC BioPolymer</td><td>9005-38-3</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric Acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>Ethylene Glycol</td><td>Mallinckrodt Baker, Inc</td><td>9300-01</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Periodate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7790-28-5</td><td></td></tr><tr><td>hADSC</td><td>Lonza</td><td>PT-5006</td><td>Store in vials in liquid nitrogen until use.</td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s Modified Eagle&#039;s Medium</td><td>Gibco Life Technologies</td><td>11965-092</td><td>Warm in 37 &amp;deg;C water before use.</td></tr><tr><td>Trypsin/EDTA</td><td>Lonza</td><td>CC-5012</td><td>Warm in 37 &amp;deg;C water before use.</td></tr><tr><td>Calcein AM</td><td>Gibco Life Technologies</td><td>C3100MP</td><td>Store in the dark at -80 &amp;deg;C until use.</td></tr><tr><td>Live/Dead Mammalian Viability Assay Kit</td><td>Invitrogen Life Technologies</td><td>L-3224</td><td>Store in the dark at -80 &amp;deg;C until use.</td></tr><tr><td>MES Hydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2933</td><td></td></tr><tr><td>N-Hydroxysuccinimide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>130672</td><td></td></tr><tr><td>1-ethyl-(dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E1769&amp;nbsp;</td><td>10 G</td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s Phosphate-Buffered Saline, +Calcium, +Magnesium</td><td>Life Technologies</td><td>14040133</td><td>Warm in 37 &amp;deg;C water before use.</td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s Phosphate-Buffered Saline, -Calcium, -Magnesium</td><td>Life Technologies</td><td>14190144</td><td>Warm in 37 &amp;deg;C water before use.</td></tr><tr><td>RGD Peptides</td><td>International Peptides</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 546 Phalloidin Stain</td><td>Invitrogen Life Technologies</td><td>A22283</td><td>Store at -20 &amp;deg;C until use</td></tr><tr><td>(4&amp;rsquo;, 6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) (DAPI) Stain</td><td>Life Technologies</td><td>R37606</td><td>Store at -20 &amp;deg;C until use</td></tr></tbody></table>

viability of bioprinted cellular constructs using a three dispenser cartesian printer

Tissue engineering has centralized its focus on the construction of replacements for non-functional or damaged tissue. The utilization of three-dimensional bioprinting in tissue engineering has generated new methods for the printing of cells and matrix to fabricate biomimetic tissue constructs. The solid freeform fabrication (SFF) method developed for three-dimensional bioprinting uses an additive manufacturing approach by depositing droplets of cells and hydrogels in a layer-by-layer fashion. Bioprinting fabrication is dependent on the specific placement of biological materials into three-dimensional architectures, and the printed constructs should closely mimic the complex organization of cells and extracellular matrices in native tissue. This paper highlights the use of the Palmetto Printer, a Cartesian bioprinter, as well as the process of producing spatially organized, viable constructs while simultaneously allowing control of environmental factors. This methodology utilizes computer-aided design and computer-aided manufacturing to produce these specific and complex geometries. Finally, this approach allows for the reproducible production of fabricated constructs optimized by controllable printing parameters.

Sonuçlar bioprinter doğru belirli bir üç boyutlu yerle hücre yüklü hidroj biriktirilmesi ve sürekli olarak bilgisayar destekli yazılımı kullanılarak yeteneğine sahiptir göstermektedir. Bu yazılımlar her damla yerleşimini belirler ve (Şekil 3,4) dağıtmak için parametrelerin çoğunu kontrol eder. Uygun biyomalzemeleri yatırmak bioprinter tekrarlanabilirliği doku mühendisliği uygulamaları başarısı için esastır. Hücre canlılığı, başarılı bir bioprinting tekniğinin gerekliliklerinden biri, 1 saat ve baskı sonrası 8 gün analiz edildi. Yüksek hücre canlılığı biomimetic yapıları imalatı için gerekli olan ve yeterli bir bioink doğrudan temsilidir. RGD peptid konjugasyon yayılan hücre teşvik ederek, uzun zaman süreleri boyunca hücre canlılığı artırır. Floresan mikroskopi yazdırma işleminden sonra yapılarda hücre canlılığını ölçmek için kullanılmıştır. Bir concentr sahip aljinat bioink% 15 ve% 5 oksitlenme testiyle günde 0 98% canlılığı,% 96 gün 4 ve% 95 gün 8 (Şekil 5) vardı. Bu sonuçlar, doğrudan yazma bioprinter depozisyon tekniği boyunca ve baskı işleminden sonra canlı kalır yapıları üretmek için yavaşça yeterli hücre ekstrüde göstermektedir (Şekil 1, 2). Yüksek hücre yaşayabilirliği% 5 oksidasyonu ve% 15 konsantrasyon alginat bioink hücre birikimi için uygun bir araç olduğu ve hücre hayatta kalmak için yeterli bir ortam temin gösterir. Alanların her birinde benzer hücre sayımları aljinat bioink homojen hücre dağılımı, baskı çözünürlüğü temel yönünü gösterdi. Çoğu dokular, karmaşık kombinasyonları ve hücre dışı matriks bileşenlerinin, spesifik biyolojik ve mekanik etkilere sahip her degradeler var. Bir biyomalzeme yerli çevrenin biomimetic olacak ve hücresel fonksiyonları kolaylaştırmalıdır. Aljinat iskele yüksek gözeneklilik veriyorHücreler iletişim ve birbirleri ile ağ, hem de iskele ve çevresindeki çevre arasındaki besin ve metabolitlerin akışını kolaylaştırabilir için. Ekstraselüler matriks Hücre yapışma hücre çoğalması ve fonksiyonel dokuya hücre dışı matriks moleküllerinin organizasyonu önce olur doku oluşumu bir ön aşamasıdır. Hücrelerin çoğalması yara iyileşmesi ve doku büyümesinde önemli bir rol oynar ve bu nedenle doku mühendisliği uygulamaları için bioprinted yapıları analiz çok önemli bir faktördür. Basılı yapılarda RGD konjuge aljinat gelişmiş hücre eki, gelişmiş hücrenin yayılmasını ve çoğalmasına yol açan. Baskılı iskeleleri hücrelerinin çoğalması günde üç ayrı bölümden 0 ve 8 (Şekil 6) sayımı ile nicelendirildi. Genel hücre çoğalması kültür 8 gün sonra 219,674% olarak tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, skafold, kullanılmak üzere uygun bir biyo uyumluluğa sahiptir anlamınaHasarlı veya işlevsiz dokuyu onarmak için hücreleri sunmak için sa sentetik hücre dışı matriks. Aljinat bioink ilgili RGD peptid konjugasyon başarısını analiz etmek için, bir karşılaştırma deneyi, hücre-yüklü, RGD-konjuge% 15 konsantrasyon,% 5 oksidasyon aljinat bioink ve hücre-yüklü, eşlenik olmayan% 15 konsantrasyon,% 5 oksidasyonu kullanılarak gerçekleştirilmiştir alginat bioink. Çekirdekleri ve aktin falloidin boyama DAPI boyama (örnek başına en az üç rasgele resimler) 30 Z-yığını parametreleri kullanarak konfokal mikroskop sistemi kullanılarak alarak edildi, her numunenin gün basılan yapılarda 8. resimler yayılan hücre analiz etmek için kullanıldı 300 derinlik üzerinde optik dilim (Şekil 7). Hücre RGD konjuge alginat ile örnek gösterilmiştir yayma alginat peptidinin başarıyla dahil edilmesini göstermektedir. Hücre göçü doku gelişiminde önemli bir adımdır; Bu nedenle alginat RGD peptidleri konjugasyonu li artırırBu bioink kullanılarak in vivo uygulama kelihood. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53156/53156fig1.jpg" /> Şekil 1. Palmetto Yazıcı. Programlanabilir Mantık Denetleyici tüm yazıcı işlevleri (A) eylemleri koordine eder. Süzülmüş alımı (C) ve egzoz (C) hava geçirmez bir muhafaza bölmesi (B) kontaminasyon olasılığını azaltmak için düzenlenmiş bir iç pozitif basınç tutar. Kamara tavana monte Çift UV ışıkları (D) güvenli aralıklarla çalışmak üzere programlanabilir. Bir Janome 2300N XYZ Robot (E) programlanabilir ve entegre edilmiş bir hesap (I) ile kontrol edilir. Üç dağıtıcı denetleyicileri (G) bilgisayar kontrolü altında robot Z ekseni kolu (H) üzerine yüklenecek mevcut dağıtıcı tabancaları (F) çıkışını düzenleyen programlanmıştır. Robot numune tutucusunun sıcaklığı (J), bir su banyosu denetleyicisi (K) ile 4 ila 40 ° C arasında yer almaktadır. Çift dijital kameralar (L) mevcuttur t vardır<html> o Yazıcı aktivite ve örnek oluşumunu izlemek. Bir kamera robot Z ekseni koluna monte ve yüklenen silahın dağıtıcı ucunun büyütülmüş görüntüsünü sağlar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53156/53156fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53156/53156fig2.jpg" /> Şekil 2. Alet Nest, Optik Sensörler ve Bioprinter değiştirilmesi Lazer. Önden A. Unloaded aracı yuva görünümü. Önden B. Yüklendi aracı yuva görünümü. C. Optik Sensörler üç boyutlu uzayda dağıtma ucu ucuna ölçüm. Z baskı yüzeyinin koordinat ölçme D. Mesafe lazer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53156/53156fig2large.jpg" target="_blank">Tıklayınız Burada bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için.</a> ove_content &quot;fo: keep-together.within sayfa =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53156/53156fig3.jpg" /> Bioprinted yapıların dış mimari tasarımı için kullanılan bilgisayar destekli tasarım çizim yazılımı Şekil 3. Görsel PathBuilder Yazılım. Görüntü. Bu program aşamalı aralıklı damlacıkların ve karmaşık geometrik oluşturmak için yeteneği sağlar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53156/53156fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53156/53156fig4.jpg" /> Şekil 4. JR-C Noktaları Yazılım. Yazıcı uyumlu tasarım yazılımı ekran görüntüsü. Bu program biriktirme yöntemini kontrol için izin verir (yani, tek damla biriktirme veya sürekli yolu biriktirme), çökelme hızı, şırınga ucu ucuna ve baskı su arasındaki mesafe<html> bstrate yüzey, her damla ve damlacıkların (bakınız Tablo 1) üç boyutlu yerleşim birikimi için ayrılan zaman. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53156/53156fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53156/53156fig5.jpg" /> Bioprinted 0 (A) sonra konfokal mikroskop sistemi (bir derinliği üzerinde 30 optik dilim Z-yığın parametreleri) kullanılarak çekilen yapı ve 8 hADSC en ve Vitray hADSCs Post-Baskı. Hücre canlılığı / sitotoksisite Şekil 5. Floresan Görüntü floresan görüntüler ( B) gün. HADSC en bir memeli hücre canlılığı / sitotoksisite testi kullanılarak post-baskı etiketli. Canlı hücreler yeşil lekeli ve ölü hücreler kırmızı lekeli.3156fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53156/53156fig6.jpg" /> Şekil 6. Bioprinted Yapıların Sayısallaştırılmış canlılığında. Canlı ve ölü hücre sayısı bir canlılığı / sitotoksisite deneyi kullanılarak ölçülmüştür. Gün 0 canlı / ölü hücre sayımları (A) gösterilen ve Gün 8 sayımları (B) vardır. Gün 0 ve 8 her alan için sayılan canlı hücre sayısı (C) gösterilir ve hücre çoğalmasını ölçmek için kullanılmıştır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53156/53156fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53156/53156fig7.jpg" /> Hücre-Ladin, N Şekil 7. Karşılaştırılmasıon-Birleştirilmiş ve RGD Konjuge alginatlar. konjüge-olmayan (A) bioprinted hADSC yılların Floresan görüntüler ve RGD konjuge (B) içinde% 15 konsantrasyonu% 5 oksidasyon alginat bioink (Z-yığın parametreler bir konfokal mikroskop sistemi kullanılarak çekilen Bir derinliği üzerinde 30 optik dilim). HADSC en yapıların her birinde yayılan hücreyi analiz etmek phalloidin ve DAPI lekeleri ile boyandı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53156/53156fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Komutlar Tablo </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td> Komut </td><td> Robot Tepki </td></tr><tr><td> PTP Noktası </td><td> X, Y, Z uzayda belirtilen posiiton robotik kol hareket </td></tr><tr><td> Find_Base_Z </td><td> T ölçmek için HASTA lazer kullanırO alt-tabakanın yüzeyine baskı; Şırınga ucu ucuna ve substrat yüzeyi arasındaki mesafenin elle ayarlanır. </td></tr><tr><td> Adj çalışın. (No. Çalışma Ayarı Numarası) </td><td> Komutları robot Gun 1, Gun 2 veya 3 Gun, (alt tabaka yüzeyinin belirlenmesi için) HASTA lazer kullanmak. </td></tr><tr><td> Get_1 </td><td> Komutları robot ot almak ve Tabanca 1 yük </td></tr><tr><td> Find_Tip1_YZ </td><td> Robot Y ve Z yönlerinde Silah 1 ucu ucuna bulur </td></tr><tr><td> Find_Tip1_X </td><td> Robot X yönünde Silah 1 ucu ucuna bulur </td></tr><tr><td> Nokta Dağıtma </td><td> Robot belirlenen X bioink bir damlacık uygulayacak, Y, Z konumu </td></tr><tr><td> Palet No (Pallte Numarası) </td><td> Baskı, örneğin, bir dizi için bir el kodlanmış tasarıma sahiptir. </td></tr><tr><td> Dağıtım Zamanı </td><td> Her damla birikimi için ayrılan zamandır. &lt;/ td&gt; </tr><tr><td> Store_1 </td><td> (0,0,0): toolnest için Tabancası 1 dönün ve ana konumuna geri dönmek için robot komutu verir. </td></tr></tbody></table> Tablonun 1. Programlanabilir Bilgisayar Yazılım Komutları. Bu grafik robot kolu kontrol etmek ve basılabilirlik parametrelerini optimize etmek için kullanılır programlanabilir bilgisayar programı komutları özetlemektedir.

Watch this Scientific Journal Video about Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer at JoVE.com

Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer

A Cartesian bioprinter was designed and fabricated to allow multi-material deposition in precise, reproducible geometries, while also allowing control of environmental factors. Utilizing the three-dimensional bioprinter, complex and viable constructs may be printed and easily reproduced.

Üç Verici Kartezyen Yazıcı Kullanımı Bioprinted Hücresel Yapıların Canlılık

Tissue engineering has centralized its focus on the construction of replacements for non-functional or damaged tissue. The utilization of ...

viability-bioprinted-cellular-constructs-using-three-dispenser

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.0K Görüntüleme.  Medical University of South Carolina. A Cartesian bioprinter was designed and fabricated to allow multi-material deposition in precise, reproducible geometries, while also allowing control of environmental factors. Utilizing the three-dimensional bioprinter, complex and viable constructs may be printed and easily reproduced.

Video: Viability of Bioprinted Cellular Constructs Using a Three Dispenser Cartesian Printer

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and regenerative medicine. With digital control&#160;cells, scaffolds, and growth factors can be precisely deposited to the desired two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) locations rapidly. Therefore, this technology is an ideal approach to fabricate tissues mimicking their native anatomic structures. In order to engineer cartilage with native zonal organization, extracellular matrix composition (ECM), and mechanical properties, we developed a bioprinting platform using a commercial inkjet printer with simultaneous photopolymerization capable for 3D cartilage tissue engineering. Human chondrocytes suspended in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) were printed for 3D neocartilage construction via layer-by-layer assembly. The printed cells were fixed at their original deposited positions, supported by the surrounding scaffold in simultaneous photopolymerization. The mechanical properties of the printed tissue were similar to the native cartilage. Compared to conventional tissue fabrication, which requires longer UV exposure, the viability of the printed cells with simultaneous photopolymerization was significantly higher. Printed neocartilage demonstrated excellent glycosaminoglycan (GAG) and collagen type II production, which was consistent with gene expression. Therefore, this platform is ideal for accurate cell distribution and arrangement for anatomic tissue engineering.

The methods described in this paper show how to convert a commercial inkjet printer into a bioprinter with simultaneous UV polymerization. The printer is capable of constructing 3D tissue structure with cells and biomaterials. The study demonstrated here constructed a 3D neocartilage.

Üç boyutlu Mürekkep Püskürtmeli Baskı Teknolojisi Kullanımı İnsan Kıkırdak Doku Fabrikasyon

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and ...

Biyomühendislik

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as organ replacements for implantation in patients, and also, when created on a smaller size scale as model "organoids" that can be used in in vitro systems for drug and toxicology screening.
Despite development of a wide variety of bioprinting devices, application of bioprinting technology can be limited by the availability of materials that both expedite bioprinting procedures and support cell viability and function by providing tissue-specific cues. Here we describe a versatile hyaluronic acid (HA) and gelatin-based hydrogel system comprised of a multi-crosslinker, 2-stage crosslinking protocol, which can provide tissue specific biochemical signals and mimic the mechanical properties of in vivo tissues. 
Biochemical factors are provided by incorporating tissue-derived extracellular matrix materials, which include potent growth factors. Tissue mechanical properties are controlled combinations of PEG-based crosslinkers with varying molecular weights, geometries (linear or multi-arm), and functional groups to yield extrudable bioinks and final construct shear stiffness values over a wide range (100 Pa to 20 kPa). Using these parameters, hydrogel bioinks were used to bioprint primary liver spheroids in a liver-specific bioink to create in vitro liver constructs with high cell viability and measurable functional albumin and urea output. This methodology provides a general framework that can be adapted for future customization of hydrogels for biofabrication of a wide range of tissue construct types.

We describe a set of protocols that together provide a tissue-mimicking hydrogel bioink with which functional and viable 3-D tissue constructs can be bioprinted for use in in vitro screening applications.

Bioprinting cellularized dokuya özel Hidrojel Bioink kullanılarak dahil edilmesi

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as ...

Automated Robotic Dispensing Technique for Surface Guidance and Bioprinting of Cells

This manuscript describes the introduction of cell guidance features followed by the direct delivery of cells to these features in a hydrogel bioink using an automated robotic dispensing system. The particular bioink was selected as it allows cells to sediment towards and sense the features. The dispensing system bioprints viable cells in hydrogel bioinks using a backpressure assisted print head. However, by replacing the print head with a sharpened stylus or scalpel, the dispensing system can also be employed to create topographical cues through surface etching. The stylus movement can be programmed in steps of 10 &#181;m in the X, Y and Z directions. The patterned grooves were able to orientate mesenchymal stem cells, influencing them to adopt an elongated morphology in alignment with the grooves&#39; direction. The patterning could be designed using plotting software in straight lines, concentric circles, and sinusoidal waves. In a subsequent procedure, fibroblasts and mesenchymal stem cells were suspended in a 2% gelatin bioink, for bioprinting in a backpressure driven extrusion printhead. The cell bearing bioink was then printed using the same programmed coordinates used for the etching. The bioprinted cells were able to sense and react to the etched features as demonstrated by their elongated orientation along the direction of the etched grooves.

This protocol describes a bioprinting methodology using an automated robotic depositing system that incorporates etched topographical guidance cues with the precision deposition of a cell bearing hydrogel bioink. The printed cells are directly delivered to the etched features and are able to sense and orientate with them.

Hücre Yüzey Rehberlik ve Bioprinting için Otomatik Robotik Dağıtım Tekniği

This manuscript describes the introduction of cell guidance features followed by the direct delivery of cells to these features in a hydrogel bioink using ...

Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials, using only cells. Cardiomyocytes, endothelial cells and fibroblasts are first isolated, counted and mixed at desired cell ratios. They are co-cultured in individual wells in ultra-low attachment 96-well plates. Within 3 days, beating spheroids form. These spheroids are then picked up by a nozzle using vacuum suction and assembled on a needle array using a 3D bioprinter. The spheroids are then allowed to fuse on the needle array. Three days after 3D bioprinting, the spheroids are removed as an intact patch, which is already spontaneously beating. 3D bioprinted cardiac patches exhibit mechanical integration of component spheroids and are highly promising in cardiac tissue regeneration and as 3D models of heart disease.

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials. 3D bioprinted cardiac patches exhibit mechanical integration of component spheroids and are highly promising in cardiac tissue regeneration and as 3D models of heart disease.

3D Bioprinting&#39;i Kullanan Sferoidlerin Mekanik Entegrasyonu Sergileyen Kalp Doku Oluşturma

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials, using only cells. Cardiomyocytes, endothelial cells and ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both cartilage and skin analogs were fabricated after bioink pre-cellularization utilizing a novel passive mixing unit technique. This technique was developed with the aim to simplify the steps involved in the mixing of a cell suspension into a highly viscous bioink. The resolution of filaments deposited through bioprinting necessitates the assurance of uniformity in cell distribution prior to printing to avoid the deposition of regions without cells or retention of large cell clumps that can clog the needle. We demonstrate the ability to rapidly blend a cell suspension with a bioink prior to bioprinting of both cartilage and skin analogs. Both tissue analogs could be cultured for up to 4 weeks. Histological analysis demonstrated both cell viability and deposition of tissue specific extracellular matrix (ECM) markers such as glycosaminoglycans (GAGs) and collagen I respectively.

Cartilage and skin analogs were bioprinted using a nanocellulose-alginate based bioink. The bioinks were cellularized prior to printing via a single step passive mixing unit. The constructs were demonstrated to be uniformly cellularized, have high viability, and exhibit favorable markers of differentiation.

Bioprinting kıkırdak ve cilt doku analogları bir roman pasif birimi teknik Bioink Precellularization için karıştırma kullanmak

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

κ-Carrageenan Sub-Microgel Medium ile 3D Biyobaskıyı Geliştirme

Embedded Bioprinting of Tissue-like Structures Using &#954;-Carrageenan Sub-Microgel Medium

Embedded three-dimensional (3D) bioprinting utilizing a granular hydrogel supporting bath has emerged as a critical technique for creating biomimetic scaffolds. However, engineering a suitable gel suspension medium that balances precise bioink deposition with cell viability and function presents multiple challenges, particularly in achieving the desired viscoelastic properties. Here, a novel &#954;-carrageenan gel supporting bath is fabricated through an easy-to-operate mechanical grinding process, producing homogeneous sub-microscale particles. These sub-microgels exhibit typical Bingham flow behavior with small yield stress and rapid shear-thinning properties, which facilitate the smooth deposition of bioinks. Moreover, the reversible gel-sol transition and self-healing capabilities of the &#954;-carrageenan microgel network ensure the structural integrity of printed constructs, enabling the creation of complex, multi-layered tissue structures with defined architectural features. Post-printing, the &#954;-carrageenan sub-microgels can be easily removed by a simple phosphate-buffered saline wash. Further bioprinting with cell-laden bioinks demonstrates that cells within the biomimetic constructs have a high viability of 92% and quickly extend pseudopodia, as well as maintain robust proliferation, indicating the potential of this bioprinting strategy for tissue and organ fabrication. In summary, this novel &#954;-carrageenan sub-microgel medium emerges as a promising avenue for embedded bioprinting of exceptional quality, bearing profound implications for the in vitro development of engineered tissues and organs.

Yazar Spotlight: Yüksek Çözünürlüklü 3D Biyobaskı için Homojen κ-Carrageenan Alt Mikrojel Banyolarının Geliştirilmesi

This study introduces a novel &#954;-carrageenan sub-microgel suspension bath, displaying remarkable reversible jamming-unjamming transition properties. These attributes contribute to the construction of biomimetic tissues and organs in embedded 3D bioprinting. The successful printing of heart/esophageal-like tissues with high resolution and cell growth demonstrates high-quality bioprinting and tissue engineering applications.

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

Embedded three-dimensional (3D) bioprinting utilizing a granular hydrogel supporting bath has emerged as a critical technique for creating biomimetic ...

Mühendislik

Bioprintable Alginate/Gelatin Hydrogel 3D In Vitro Model Systems Induce Cell Spheroid Formation

The cellular, biochemical, and biophysical heterogeneity of the native tumor microenvironment is not recapitulated by growing immortalized cancer cell lines using conventional two-dimensional (2D) cell culture. These challenges can be overcome by using bioprinting techniques to build heterogeneous three-dimensional (3D) tumor models whereby different types of cells are embedded. Alginate and gelatin are two of the most common biomaterials employed in bioprinting due to their biocompatibility, biomimicry, and mechanical properties. By combining the two polymers, we achieved a bioprintable composite hydrogel with similarities to the microscopic architecture of a native tumor stroma. We studied the printability of the composite hydrogel via rheology and obtained the optimal printing window. Breast cancer cells and fibroblasts were embedded in the hydrogels and printed to form a 3D model mimicking the in vivo microenvironment. The bioprinted heterogeneous model achieves a high viability for long-term cell culture (&#62; 30 days) and promotes the self-assembly of breast cancer cells into multicellular tumor spheroids (MCTS). We observed the migration and interaction of the cancer-associated fibroblast cells (CAFs) with the MCTS in this model. By using bioprinted cell culture platforms as co-culture systems, it offers a unique tool to study the dependence of tumorigenesis on the stroma composition. This technique features a high-throughput, low cost, and high reproducibility, and it can also provide an alternative model to conventional cell monolayer cultures and animal tumor models to study cancer biology.

Bioprintable Alginate/Gelatin Hydrogel 3D In Vitro Model Systems Induce Cell Spheroid Formation

We developed a heterogeneous breast cancer model consisting of immortalized tumor and fibroblast cells embedded in a bioprintable alginate/gelatin bioink. The model recapitulates the in vivo tumor microenvironment and facilitates the formation of multicellular tumor spheroids, yielding insight into the mechanisms driving tumorigenesis.

Bioprintable aljinat/jelatin hidrojel 3D Vitro Model sistemleri hücre küresel oluşumu teşvik

The cellular, biochemical, and biophysical heterogeneity of the native tumor microenvironment is not recapitulated by growing immortalized cancer cell ...

Fabrication of Engineered Vascular Flaps Using 3D Printing Technologies

Engineering implantable, functional, thick tissues requires designing a hierarchical vascular network. 3D bioprinting is a technology used to create tissues by adding layer upon layer of printable biomaterials, termed bioinks, and cells in an orderly and automatic manner, which allows for creating highly intricate structures that traditional tissue engineering techniques cannot achieve. Thus, 3D bioprinting is an appealing in vitro approach to mimic the native vasculature complex structure, ranging from millimetric vessels to microvascular networks. 
Advances in 3D bioprinting in granular hydrogels enabled the high-resolution extrusion of low-viscosity extracellular matrix-based bioinks. This work presents a combined 3D bioprinting and sacrificial mold-based 3D printing approach for fabricating engineered vascularized tissue flaps. 3D bioprinting of endothelial and support cells using recombinant collagen-methacrylate bioink within a gelatin support bath is utilized for the fabrication of a self-assembled capillary network. This printed microvasculature is assembled around a mesoscale vessel-like porous scaffold, fabricated using a sacrificial 3D printed mold, and is seeded with endothelial cells. 
This assembly induces the endothelium of the mesoscale vessel to anastomose with the surrounding capillary network, establishing a hierarchical vascular network within an engineered tissue flap. The engineered flap is then directly implanted by surgical anastomosis to a rat femoral artery using a cuff technique. The described methods can be expanded for the fabrication of various vascularized tissue flaps for use in reconstruction surgery and vascularization studies.

Engineered flaps require an incorporated functional vascular network. In this protocol, we present a method of fabricating a 3D printed tissue flap containing a hierarchical vascular network and its direct microsurgical anastomoses to rat femoral artery.

3D Baskı Teknolojileri Kullanılarak Mühendislik Vasküler Flaplarının İmalatı

Engineering implantable, functional, thick tissues requires designing a hierarchical vascular network. 3D bioprinting is a technology used to create ...

Üç Verici Kartezyen Yazıcı Kullanımı Bioprinted Hücresel Yapıların Canlılık

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Üç boyutlu Mürekkep Püskürtmeli Baskı Teknolojisi Kullanımı İnsan Kıkırdak Doku Fabrikasyon

Bioprinting cellularized dokuya özel Hidrojel Bioink kullanılarak dahil edilmesi

Hücre Yüzey Rehberlik ve Bioprinting için Otomatik Robotik Dağıtım Tekniği

3D Bioprinting'i Kullanan Sferoidlerin Mekanik Entegrasyonu Sergileyen Kalp Doku Oluşturma

Bioprinting kıkırdak ve cilt doku analogları bir roman pasif birimi teknik Bioink Precellularization için karıştırma kullanmak

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

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

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

Bioprintable aljinat/jelatin hidrojel 3D Vitro Model sistemleri hücre küresel oluşumu teşvik

3D Baskı Teknolojileri Kullanılarak Mühendislik Vasküler Flaplarının İmalatı