Name: three-dimensional biomimetic technology: novel biorubber creates defined micro- and macro-scale architectures in collagen hydrogels
Uploaded: 2016-02-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 7 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels at JoVE.com

This work was supported by NIH-NIDCR IRO1DE019355 (MJ Yost, PI), and NSF-EPSCoR (EPS-0903795).

1. Kollajen Toplu İş Katıların yüzdesi belirleyin <ol><li> Önceden yayınlanmış bir prosedüre 13 sonrası kollajen ekstrakte edin. Kollajen, 20 ml, en az çözülme. oluşan hidrojellerin kollajen konsantrasyonunu işlemek amacıyla toplu kollajen katıların ilk yüzdesini belirleyin. <ol><li> Alüminyum folyo (yaklaşık 6 x 6cm ebadında), üç adet kesin ve 25 ml&#39;lik bir cam kaba alt kullanarak bir tava her biri şekil. Her tavada ağırlığını kaydedin. </li><li> Her bir tavaya kolajen bir miktar ilave edin ve bir alüminyum kaba ve kollajen toplam ağırlığı kaydedin. Her alüminyum tava kollajen 0.8 g - 0.5 ekleyin. Not: Bu işlemden sonra, orada üç alüminyum folyo tava ve her biri kollajen bir miktar olmalıdır. Her (toplam 3) boş alüminyum tava ağırlığı ve kollajen ilavesinden sonra tencerenin ağırlığını kaydetmek için emin olun. </li><li> f kullanarak her tavada kollajen ağırlığı hesaplamakformülü ollowing: Kollajen ağırlığı = Pan ve kolajen ağırlık - Pan ağırlığı </li><li> 24 saat boyunca 100 ° C&#39;de bir fırında kolajen tutan üç alüminyum tava yerleştirin. </li><li> 24 saat sonra, her bir alüminyum tavaya ağırlığını ve kurutulmuş kollajen kaydedin. </li><li> Aşağıdaki denklem kullanılarak susuz kollajen ağırlığı hesaplanır: Susuz kollajen ağırlığı = Pan ve kurutulmuş kollajen ağırlığı - Pan ağırlık </li><li> üç örnek aşağıdaki formül kullanılarak kollajen katı konsantrasyonunu belirlemek için katı yüzdesini hesaplayın: <img alt="denklem 2" src="/files/ftp_upload/53578/53578eq2.jpg" /></li><li> Üç örneğin her biri için, kollajen katıların yüzdesi kullanarak toplu ortalama kollajen bir katı miktarı hesaplanır. Not: kullanılacaktır kollajen hidrate kollajenin sol budur. susuz kollajen hiçbiri kullanılacaktır. </li><li> kollajen katı (i yüzdesini belirledikten sonratoplu nitial kollajen konsantrasyonu), geri kalan hidrate kollajen kullanmaya devam edin. 3 kolajen partisinin pH&#39;ı ayarlamak için kalibre edilmiş bir pH metre kullanımı. <ol><li> az miktarda 12 N hidroklorik asit (HCl) içinde (her seferinde 2-5 ul) eklenir. her zaman buz üzerinde tutun. kollajen doğrudan hidroklorik asit ilave etmeyin - tüp tarafına asit ekleyin. asit ilave edildikten sonra, kolajen asit itmek ıspatula ve hızlı bir şekilde karıştırın. </li></ol></li><li> Bu 3 arasında bir pH değerine ulaştığında, kollajen, 4 ° C de O / N bekletin. </li></ol></li></ol> BSA Kauçuk 2. Hazırlık <ol><li> Aşağıda listelenen prosedür takip Sığır Serum Albumin (BSA) çözeltisi hazırlayın. <ol><li> 2x Fosfat Tamponlu Salin solüsyonu (PBS) hazırlayın. 0.02 M PBS çözeltisi yapmak için, 100 ml su için iki PBS tablet ekleyin. </li><li> Aşağıda listelenen prosedürü kullanarak% 30 BSA çözüm oluşturmak için 2x PBS ile BSA birleştirin. <ol><li> Örneğin, 2x PBS ile 30 ml% 30 BSA hale BSA 12.9 g kullanımı. Bir karıştırma çubuğu olan bir şişeye 2x PBS (örneğin, 10 mL) 1/3 ekleyin. Şişeye BSA (örneğin, 6.45 g BSA) 1/2 eklenir ve bir ıspatula kullanılarak, kuru bir çözünmüş madde ıslak. </li><li> tüm çözünen kadar PBS ve sonra BSA ekleyerek bu işlemi tekrarlayın ve çözücü şişede olduğunu. tüm çözünen ıslak spatula kullanın. Bazı sıvı ve topaklar bir karışımı gibi görünecek. yaklaşık 30 dakika boyunca bekletin. </li><li> Sonra, bir düşük döngüsünde karıştırıcı açmak ve karıştırma çubuğu etrafında kümeleri olmadığından emin olun. Bu çözelti içinde her şeyi almak için 90 dakika sürer ya da 4 ° C &#39;de O / N karıştırıldıktan bırakılabilir. Çözünen Tüm eridikten sonra, 20 ml&#39;lik bir şırınga içinde çözelti yerleştirin ve 0.20 um&#39;lik bir şırınga filtresi ile kapatıldı. filtre içinden sıvı kovmak ve yeni bir tüp içinde steril solüsyon toplamak için pistonu basınız. 4 ° C&#39;de saklayın. </li></ol></li><li> % 3 glutaraldehid soluti hazırlanmasısteril süzülmüş 2x PBS ile% 25 glutaraldehit solüsyonu seyreltilmesi ile ilgili. Örneğin,% 3 glutaraldehit çözeltisi 10 ml, 2% 25 glutaraldehid eklenir ve 2x PBS 8 ml kullanın. 4 ° C&#39;de saklayın. </li></ol></li></ol> 3. Kalıplar Tedavisi Not: Bu yazıda anlatılan prototip bir özel yapılmış paslanmaz çelik Y kalıp parçasını kullanır. Kalıp bir giriş ve sırasıyla 4 ve 3 mm, iki çıkış kanallarını içerir. İlk olarak, temiz kalıpları, doymamış domuz yağı ile onları sprey, ve onları sterilize. Aşağıda tarif edilen prosedür takip kalıpları hazırlayın. <ol><li> 35 kHz frekansta sonikatör kullanarak temiz paslanmaz çelik kalıplar. sonikatörde kalıpları yerleştirin ve su ve buz ile daldırın. sonikatör çalışırken her zaman soğuk kalıpları tutun. 90 dakika 2 dönemler için sonikatör çalıştırın. <ol><li> Her dönemden sonra, Luer hiçbir malzeme paslanmaz çelik veya b kilit olduğundan emin olmak için bir iğne kullanınrass konektörü. kalıp iki tarafın tüm yüzeyini temizlemek için sabun ve su kullanın. kanallarda herhangi bir engel olduğunu doğrulayın. </li></ol></li><li> Bir otoklav torbasına kalıplar, vidalar ve Luer lock konnektörü yerleştirin ve otoklav. </li><li> piyasada mevcut domuz yağı (karışık yağ asidi çözücü ajan) ile bir hava püskürtücü yarım verdiği şişeye doldurun. Düzenli kapak şişe kapağı değiştirin. Bir otoklav poşetine koyun ve otoklav. Not: domuz yağı, daha sonra enjekte Reaksiyon olacak bir materyal (BSA kauçuk) çıkartılmasını kolaylaştırmak için kullanılır. iç mühür zarar verebilir otoklav- püskürtücü şişe kapağı koymayın. </li><li> 45 saniye ya da bir mikrodalga fırında berrak ve sıvı kadar domuz yağı ısıtın. domuz yağı şişesine hava püskürtücü kapağı vidalayın. püskürtücü ile kapağı bağlayın. laboratuvar tezgah hava kaynağına püskürtücü takın. Hava valfini açın ve yüzey ıslatma başlayana kadar püskürtücü meme açmakBir kağıt havlu. </li><li> Yüzey tamamen kaplıdır kadar kalıp yüzeyine dik domuz yağı püskürtün. her parça püskürtülür edildikten sonra, bir Petri kabındaki koyun ve kapağını kapatın. 2 saat süreyle 4 ° C &#39;de kalıplar yerleştirin. </li><li> 30 dakika boyunca UV ışığına sathının getirilmesi sureti ile kalıp sterilize edin. onlar tepki enjekte olmaya hazır olana kadar 4 ° C&#39;de onları geri yerleştirin. </li></ol> BSA Kauçuk 4. Reaksiyon Enjeksiyon Not: Bir sonraki adımda BSA kauçuk erken ayarını önlemek için kullanmaya hazır olana kadar tüm malzemeler ve çözüm soğuk tutmak gerekir. <ol><li> aşağıdaki adımları kalıplara BSA kauçuk sunmak için vericiyi hazırlayın. <ol><li> Karıştırma tüm bileşenlerin sterilize: polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) başlığı içinde, 30 dakika boyunca UV ışığına maruz bırakılmasıyla (iki O halkalar, şırınga kapağı, çift şırınga ucu karıştırın ve 4 1 dağıtıcı). Not: Bir PCR kaput t çünkü kullanıldıBu prosedürün fiksatif içerir. Bu kimyasal maddeler nedeniyle hücrelerine maruz kalma ve toksisite riski hücre / doku kültürü kaputu kullanılamaz. UV ışığı içeren herhangi bir başka kaput uygun olacaktır. </li><li> Çözelti tutucu ucu kapağını yerleştirin. </li><li> BSA: 1 oranında bir 4: karıştırma ve enjeksiyonun gerçekleştirilmesi Glutaraldehit. çözümün en yüksek miktarda teslim edecek çift şırınga haznesine% 30 BSA ekleyin (Bu doldurmak için yaklaşık 4 ml alacaktır). Bitişik odasının taşan ve kirlenmesini önlemek amacıyla O ring yerleştirmek için yeterli boşluk bırakın emin olun. </li><li> diğer odaya% 3 glutaraldehit solüsyonu ekleyin (bunu doldurmak için yaklaşık 1 ml alacaktır). Bitişik odasının taşan ve kirlenmeyi önlemek için O ring yerleştirmek için yeterli boşluk bırakın emin olun. </li><li> dağıtıcının çift şırınga yerleştirin. Şırınga kap üstünde olacak şekilde dikey olarak derleme eğin. karıştırma ucu ile kapağı değiştirin. </li><li> scBirlikte iki paslanmaz çelik kalıp parçaları rew. </li><li> otoklav torbanın iç montaj yerleştirin. </li><li> dağıtıcı herhangi bir havayı çıkarmak için, dik konumda tutun ve hızlı bir şekilde tutamacı gluteraldehit ile karışık BSA küçük bir miktar serbest bırakmak için bir kez sıkın. Sonra hızlı bir şekilde şırınga ucu paslanmaz çelik Y Kalıbın Luer kilit bağlantısını takın. </li><li> sol el ve sağ tarafta BSA-Glutaraldehyde karışım dağıtıcı ile paslanmaz çelik Y kalıp tutun. Alternatif içindeki boşluklar çözeltisi ile doldurulur emin olmak için, bir otoklav torbanın kenarlarına egzoz basarak çıkış kanalları sol ve sağ egzoz her kaplama. Ardından, yatay kalıpları yerleştirmek ve tekrar enjekte. </li><li> 25 mm Petri kabındaki dağıtıcı ve yerden kalıpları ayırın. </li><li> kauçuk su kaybını önlemek için Petri kabı etrafında Parafilm yerleştirin. </li><li> 4 ° C buzdolabı O / N kalıp yerleştirin. </li></ol></li></ol> Not: kolajen işlemi sırasında her zaman buz üzerinde tutulmalıdır. <ol><li> Kollajen katıların yüzdesini kullanarak kollajen konsantrasyonu değiştirin. <ol><li> Soğuk su ile ilk kollajen konsantrasyonunu ayarlayarak% 1.75 kollajen 10 ml olun. </li><li> kalibre edilmiş bir pH metre kullanılarak, 12 N hidroklorik asit kullanılarak pH&#39;ı 3&#39;e ayarlanır. kollajen doğrudan hidroklorik asit ilave etmeyin tüp tarafına asit ekleyin. asit ilave edildikten sonra, kolajen içine asit itmek için ıspatula ve hızlı bir şekilde karıştırın. </li><li> Ayrı konik bir tüp içinde kollajen 4 g tartılır. </li><li> 4 ° C ve 20-30 dakika boyunca 9,343 x g&#39;de havayı çıkarmak için kollajen santrifüjleyin. </li><li> 30 dakika boyunca hücre kültürü kapağı sterilize ve 4 ml kolajen laminin 14 ul, UV. Bu 10 ug / ml bir son konsantrasyonda laminin ile sonuçlanacaktır. Not: Laminin s sağlartructural bütünlüğü, yapışma, çeşitli hücresel tepkileri teşvik etmektedir. </li><li> önce sterilizasyon için kaputu kullanarak PCR UV 20-30 dakika süreyle üzerinde ışık açın. </li><li> 2 saat boyunca, etanol içinde bir 20 ml şırınga eklemek için, Luer kilit kapağı yerleştirin. Sonra kurumaya ve UV ışık yerleştirmek için izin verir. </li><li> Gama 1200 cGy ulaşmak için 8.6 dakika boyunca kollajen ışın tedavisi. Not: Zaman Sezyum kaynağının çürüme bağlıdır. Aynı doz ulaşmak için saati ayarlayın. </li></ol></li></ol> BSA Kauçuk üzerinde Kolajen 6.Casting <ol><li> 1: 1 oranında, (kollajen: HEPES: MEM) kollajen polimerize etmek için, bir 8 kullanın. Aşağıdaki prosedür, (Kademe 5.1.8 arasında) ile asitleştirildi kollajen ilk 4 g dayanır. <ol><li> su içinde 0.2 N HEPES çözeltisi yapmak ve 1-5 M sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi, az miktarda (1-5 ul) eklenmesi ile pH 9&#39;a ayarlanır. kalibre edilmiş bir pH metre kullanılarak, her eklemeden sonra, solüsyonun pH değerinin izlenmesi. 4 ° C veya ke saklayınbuz üzerinde ep. </li><li> Kaputu sterilize etmek için 20-30 dakika süreyle doku kültürü kaputu UV ışığı açın. </li><li> Otoklav forseps, spatula, ve sterilizasyon için neşter. </li><li> Doku kültürü kapağı kullanarak, 0.2 N HEPES (pH 9) ve mi 10x MEM 1.5 1.5 mi karıştırın. Kullanmadan önce 5 saniye boyunca buz ve vorteks onu tutmak için emin olun. 4 ° C&#39;de saklayın veya buz üzerinde tutmak. </li><li> PCR kaput sterilize etmek için, 30 dakika boyunca UV ışığı açın. </li><li> 10 dakika boyunca -20 ° C&#39;de bir 12 kuyulu plaka ve bir 20 ml şırınga yerleştirin veya hazır olana kadar devam etmektedir. Not: Kullanıma hazır olana kadar soğuk tüm malzemelerini saklayın. Sıcaklık artışı, erken kollajen fibrillogenesis indükler. </li><li> % 70 etanol ile kaputun olması ve sterilizasyon için kurumaya bırakın olacak tüm tüpler ve iyi plakaları püskürtün. daha sonra kullanmak için soğumaya buz üzerinde 20 ml şırınga yerleştirin. </li><li> PCR kaputu, BSA kauçuk ve bir neşter kullanılarak serbest bırakmak için paslanmaz çelik kalıpları açmak BSA r egzoz kanalları kesmekubber kalıp. </li><li> PCR Kaputun altında, HEPES-MEM çözeltinin 1 ml steril kollajen tüplerini açıp ekleyin (emin olun iyi karışık ve hiçbir katı mevduat olduğunu, HEPES-MEM çözüm ayıklanması önce). </li><li> Steril spatula kullanarak, iyice kollajen ve tampon çözelti karıştırın. </li><li> Kapatın ve girdap hızla bir iyi karıştırılmış hidrojel sağlamak. </li><li> Soğuk 20 ml şırınga aktarın. </li><li> Tek bir el ile, kuyunun içindeki BSA Kauçuk tutun ve diğer kullanılarak kuyunun dibine kolajen hidrojel çözeltinin yansı dağıtın. </li><li> Steril cımbız kullanarak, kauçuk giriş ve çıkış uçları iyi yanlarını dokunmadan emin olun. </li><li> tamamen kaplıdır kadar kauçuğun üstünde kolajen çözeltisi dökülür. </li><li> BSA kauçuk kollajen içinde askıya alındığını ve özellikle lastik uçlarına yakın hiçbir kabarcıklar, bulunmadığından emin olun. </li><li> Kapağı yerleştirin ve etrafına sarın ParafilmKuyunun çevresi. </li><li> 37 ° C&#39;de 1 saat boyunca kuluçkaya konulmuştur. PCR UV ışığı tutun. </li></ol></li><li> kollajen Polimerizasyondan sonra UV aşağıdaki yöntemle hidrojel çapraz bağlanırlar. Not: kollajen, çapraz bağlama enerjisi miktarı kontrol edilebildiği bir UV çapraz bağlayıcı cihazı kullanılarak yapılır. <ol><li> UV çapraz bağlayıcı açın ve 630.000 μJ / cm 2 ile boş odasını saçmak için enerji ayarını kullanın. </li><li> inkübatör jeller çıkarın. </li><li> etanol ile ellerini Sprey ve, odasının içine mümkün olduğunca çabuk kapağı çıkarın. </li><li> Odasına kapatın ve UV enerji ayarını seçerek ve 630.000 μJ / cm 2 ışınlanması ile hidrojeller çapraz. </li><li> Çapraz bağlama döngüsünden sonra, PCR örtünün üzerinde UV ışığı kapatmak </li><li> etanol ile ellerini Sprey ve hızlı bir şekilde plaka üzerine geri kapağını yerleştirerek, odasını açın. plaka taşıPCR kaput. </li><li> yavaşça gevşetin ve kuyudan jel kaldırmak, steril spatula ile. hidrojel alt çapraz bağlanması için kaputun altında jeller çevirin. Adımı tekrarlayın 6.2.3 ve 6.2.4. </li></ol></li></ol> BSA Kauçuk 7. Enzim Sindirim <ol><li> içi boş bir kollajen iskele sahip olmak için, hidrojel gömülü boyutları etkilemeyen bir şekilde BSA Kauçuk çıkarın. Prosedür aşağıda tarif edilmektedir. <ol><li> doku kültürü kaput sterilize etmek için 20-30 dakika süreyle UV ışığı açın. </li><li> % 0.25 tripsin solüsyonu pH 7.8 sağlayın. Örneğin, 15 ml su, bir 50 ml konik bir tüp içinde tripsin 0,0376 g ekleyin. 1 M NaCl, az miktarda (2-5 ul) eklenmesi ile 7.8&#39;e pH ayarlayın. 20 ml&#39;lik bir şırınga içinde çözelti yerleştirin ve 0.20 um&#39;lik bir şırınga filtresi ile kapatıldı. filtre içinden sıvı kovmak ve yeni bir tüp içinde steril bir çözüm toplamak için pistonu basınız. </li><li> su banyosu açın ve 30 sıcaklığını ayarlamak° C. </li><li> 30 dakika sonra, UV ışığı kapatın. kaputu kullanılacak olan tüm boru ve malzemeler üzerinde etanol püskürtün. </li><li> Ayrı konik tüp başlık ve yer altında kollajen hidrojel aktarın. </li><li> Her tüpe 7.8 bir pH ile,% 0.25 tripsin solüsyonu (jeller kaplamak için yeterli miktarda) 3-5 ml ekleyin. </li><li> Yaklaşık 1 dakika boyunca hafifçe Parafilm ve vorteks tüpleri Seal. </li><li> 15-24 saat boyunca 30 ° C su banyosunda yerleştirin. BSA kauçuk dijeste veya hidrojel kaldırıldı kadar su banyosu içinde iken, hafifçe sık jeller girdap. Not: Amacıyla BSA kauçuk kaldırıldı olup olmadığını belirlemek için, ya kauçuk tripsin solüsyonu içinde yüzen ya da dökümünü parçaları vardır. hidrojel içinde hiçbir görsel karanlık alanlar olmalıdır. </li></ol></li><li> aşağıda açıklandığı gibi tüm BSA kauçuk ve tripsin hidrojeller kaldırıldı emin olmak için, durulayın. <ol><li> PCR hoo açın20-30 dakika d UV ışığı. </li><li> Mosconas çözüm hazırlayın. Su içerisinde potasyum klorid (KCl, 28.6 mM), (NaHCO3, 11.9 mM), glikoz (9.4 mM) ve (NaH 2 PO 4, 0.08 mM) bir araya getirin. 1 M NaOH ve 12 M HCI çözeltisi ile 7.4&#39;e pH ayarlayın. 20 ml&#39;lik bir şırınga içinde çözelti yerleştirin ve çözelti sterilize etmek için 0.20 um bir şırınga filtre kullanın. </li><li> örtünün üzerinde yerleştirerek önceden etanol ile sprey her şey ve etanol kurumasını bekleyin. </li><li> tüp açın ve yeni bir 50 ml konik tüp, steril Mosconas çözeltisi 5-10 ml aktarın. </li><li> enzim çözeltisi içeren konik tüp kollajen hidrojel aktarın. hidrojel tamamen çözümü ile kaplı olduğundan emin olun. 30 dakika boyunca 4 ° C&#39;de buzdolabında çalkalayıcı tüpü boş. </li><li> Mosconas çözümü ve iki kez adımı yineleyin 7.2.5 aspire. </li><li> 4 ° C&#39;de saklayın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Kundu, J., Pati, F., Hun Jeong, Y., Cho, D. W., Cho, D. W., Forgacs, G. a. b. o. r., Sun, W. e. i. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biofabrication. , 23-46 (2013).</li><li>Vats, A., Tolley, N. S., Polak, J. M., Gough, 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=Scaffolds+and+biomaterials+for+tissue+engineering:+a+review+of+clinical+applications.">Scaffolds and biomaterials for tissue engineering: a review of clinical applications.</a> Clin. Otolaryngol. 28, 165-172 (2003).</li><li>Chan, B. P., Leong, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffolding+in+tissue+engineering:+general+approaches+and+tissue-specific+considerations.">Scaffolding in tissue engineering: general approaches and tissue-specific considerations.</a> Eur Spine J. 17, s467-s479 (2008).</li><li>Salerno, A., Di Maio, E., Iannace, S., Netti, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+the+pore+structure+of+PCL+scaffolds+for+tissue+engineering+prepared+via+gas+foaming+of+multi-phase+blends.">Tailoring the pore structure of PCL scaffolds for tissue engineering prepared via gas foaming of multi-phase blends.</a> J. Porous Mater. 19, 181-188 (2011).</li><li>Hasan, A., 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=Electrospun+scaffolds+for+tissue+engineering+of+vascular+grafts.">Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts.</a> Acta Biomater. 10, 11-25 (2014).</li><li>Huang, Z. -. M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., 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+polymer+nanofibers+by+electrospinning+and+their+applications+in+nanocomposites.">A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites.</a> Compos. Sci. Technol. 63, 2223-2253 (2003).</li><li>Sell, S. A., McClure, M. J., Garg, K., Wolfe, P. S., 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=Electrospinning+of+collagen/biopolymers+for+regenerative+medicine+and+cardiovascular+tissue+engineering.">Electrospinning of collagen/biopolymers for regenerative medicine and cardiovascular tissue engineering.</a> Adv. Drug. Deliv. Rev. 61, 1007-1019 (2009).</li><li>Zheng, W., Zhang, W., Jiang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+Collagen+Nanofibrous+Materials+for+Bone+Tissue+Engineering.">Biomimetic Collagen Nanofibrous Materials for Bone Tissue Engineering.</a> Adv. Eng. Mater. 12, B451-B466 (2010).</li><li>Cao, H., Kuboyama, N. <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+porous+composite+scaffold+of+PGA/beta-TCP+for+bone+tissue+engineering.">A biodegradable porous composite scaffold of PGA/beta-TCP for bone tissue engineering.</a> Bone. 46, 386-395 (2010).</li><li>Ankam, S., 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=Substrate+topography+and+size+determine+the+fate+of+human+embryonic+stem+cells+to+neuronal+or+glial+lineage.">Substrate topography and size determine the fate of human embryonic stem cells to neuronal or glial lineage.</a> Acta Biomater. 9, 4535-4545 (2013).</li><li>Bose, S., Vahabzadeh, S., Bandyopadhyay, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+tissue+engineering+using+3D+printing.">Bone tissue engineering using 3D printing.</a> Mater. Today. 16, 496-504 (2013).</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, 6020-6041 (2012).</li><li>Yost, M. 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=A+novel+tubular+scaffold+for+cardiovascular+tissue+engineering.">A novel tubular scaffold for cardiovascular tissue engineering.</a> Tissue Eng. 10, 273-284 (2004).</li><li>Habeeb, A. J., Hiramoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+of+proteins+with+glutaraldehyde.">Reaction of proteins with glutaraldehyde.</a> Arch Biochem Biophys. 126, 16-26 (1968).</li><li>Tanford, C., Buzzell, J. 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+Viscosity+of+Aqueous+Solutions+of+Bovine+Serum+Albumin+between+pH+4.3+and+10.5.">The Viscosity of Aqueous Solutions of Bovine Serum Albumin between pH 4.3 and 10.5.</a> J. Phys. Chem. 60, 225-231 (1956).</li><li>Yadav, S., Shire, S. J., Kalonia, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscosity+analysis+of+high+concentration+bovine+serum+albumin+aqueous+solutions.">Viscosity analysis of high concentration bovine serum albumin aqueous solutions.</a> Pharm Res. 28, 1973-1983 (2011).</li><li>Tobitani, A., Ross-Murphy, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+intrinsic+viscosity+of+polyelectrolytes+revisited.">The intrinsic viscosity of polyelectrolytes revisited.</a> Polym. Int. 44, 338-347 (1997).</li><li>Arakawa, T., Timasheff, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+protein+solubility.">Theory of protein solubility.</a> Methods Enzymol. 114, 49-77 (1985).</li><li>Migneault, I., Dartiguenave, C., Bertrand, M. J., Waldron, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutaraldehyde:+behavior+in+aqueous+solution,+reaction+with+proteins,+and+application+to+enzyme+crosslinking.">Glutaraldehyde: behavior in aqueous solution, reaction with proteins, and application to enzyme crosslinking.</a> Biotechniques. 37, 790-796 (2004).</li><li>Burmeister, J. 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=Glutaraldehyde+cross-linked+glutamate+oxidase+coated+microelectrode+arrays:+selectivity+and+resting+levels+of+glutamate+in+the+CNS.">Glutaraldehyde cross-linked glutamate oxidase coated microelectrode arrays: selectivity and resting levels of glutamate in the CNS.</a> ACS Chem Neurosci. 4, 721-728 (2013).</li><li>Chatterji, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gelatin+with+hydrophilic/hydrophobic+grafts+and+glutaraldehyde+crosslinks.">Gelatin with hydrophilic/hydrophobic grafts and glutaraldehyde crosslinks.</a> J. Appl. Polym. Sci. 37, 2203-2212 (1989).</li><li>Freije, J. 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=Chemically+modified,+immobilized+trypsin+reactor+with+improved+digestion+efficiency.">Chemically modified, immobilized trypsin reactor with improved digestion efficiency.</a> J Proteome Res. 4, 1805-1813 (2005).</li><li>Cunha-Filho, M. S., Alvarez-Lorenzo, C., Martinez-Pacheco, R., Landin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-sensitive+gels+for+intratumoral+delivery+of+beta-lapachone:+effect+of+cyclodextrins+and+ethanol.">Temperature-sensitive gels for intratumoral delivery of beta-lapachone: effect of cyclodextrins and ethanol.</a> ScientificWorldJournal. 2012, 126723 (2012).</li><li>Basak, R., Bandyopadhyay, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+hydrophobic+drugs+in+Pluronic+F127+micelles:+effects+of+drug+hydrophobicity,+solution+temperature,+and+pH.">Encapsulation of hydrophobic drugs in Pluronic F127 micelles: effects of drug hydrophobicity, solution temperature, and pH.</a> Langmuir. 29, 4350-4356 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Biofabrication biyoloji ve mühendislik prensipleri yerli doku taklit karmaşık materyalleri üretmek için birleştirme hangi bir derece disiplinli bir alandır. Bunu başarmak için, in vivo doku elde edilen bilgileri kullanarak ve bir in vitro iskele çevirmek teknikleri geliştirilmesi için bir ihtiyaç vardır. Bu şekilde, platform yakın in vivo doku, mimari, işlevsel ve mekanik özelliklere benzer olduğu tasarlanabilir. Optimal iskele malzemesi, biyo-uyumlu olarak, belirli özelliklere sahiptirler ilgi konusu doku mekanik özelliklerini taklit, kontrollü bozunma edebilen hücre canlılığını desteklemek için güçlü ve 2,3 remodeling doku sağlayan yeteneğine sahip olmalıdır. imalat teknikleri çok sayıda canlı, üç boyutlu yapıları oluşturmak için geliştirilmiştir. Bu teknolojiler iki ana kategoriye ayrılır: geleneksel And ilerledi. geleneksel teknikler, gözenekli yapılarının yapılması için sentetik ve doğal geleneksel malzemelerin kullanımını içerir. Bazı örnekler, solvent dökümdür dondurarak kurutma ve döküm eritebilir. Bu tekniklerin dezavantajları iskelelerinin içinde iç kanalları yapma zayıf yapısı içinde gözeneklilik kontrolünü (gözenek boyutu ve gözenek birleştiricisi) ve güçlüğü sayılabilir. Gelişmiş teknikler diğerleri 1 arasında stereolitografi, döküm, 3D baskı, ve elektrospinning içerir. Bu teknikler, uzun menzilli mikro mimari kanallarının olmaması, küçük çaplı ucu, malzemeye bağlı olarak en verimli dağıtabilen olurken, toksik olabilir detaylı sonrası işlem gerektiren optimum mekanik mukavemet temin etmek üzere malzeme seçimi olarak dezavantajlara sahiptir ve bir in vitro yapı iç mimarileri tasarımında kısıtlama. 3D baskı bakımından çok önemli bir dezavantajı yeterli hücre taşıyıcısı olan biyomalzeme mevcut olmasıdırAyrıca belirli bir mimari düzenlenmesi 12 sağlamak için gerekli mekanik özelliklere sahip iken. Burada sunulan teknoloji, hem geleneksel ve ileri üretim teknikleri içermektedir. iki dünyanın en iyi bilgisayar destekli oluşturmak için imalat veya ithalat, bir enzim kararsız lastik gelişimi ile istenilen mimari yakınsama elde edilir. Paslanmaz çelik kalıplar bir öğütme makinası kullanılarak hazırlandı, ama bunların imalat bu teknik sınırlı değildir. 3D Printer (örneğin, MakerBot) kullanarak, aynı kalıplar polilaktik asit (PLA) imal edilmiştir. Negatif kalıplar herhangi bir materyal için özellikleri kolay ve güvenilir bir transferi oluşturmak katı kalıplar sağlayan CAD programı tarafından tasarlanan mimari direktifleri kullanılarak öğütülür. Bu sadece dış doku bileşimin kontrol sağlar ki bu teknoloji, ancak aynı zamanda son derece karmaşık iç mimari, önemlidir. iş burada sunulanÖncelikle homojen kolayca zaman makul miktarda sindirilir karıştırılabilir BSA kauçuk karakterizasyonu yöneliktir yapısında değişikliklere dirençli ve döküm işlemi sırasında stabilitesini tutarken, dakika özelliklerini taklit edebilir . Bu tekniğin sınırlama test edildi ve kurban malzemenin çözünürlüğü çapı 300 mikron kadar küçük boyutlara koruyabilirsiniz. Bununla birlikte, Şekil 7, bir kanal kalıp çözücü maddenin ince bir tabaka ile çevrilidir göstermektedir. Bir mikroskop kullanarak, bu ek alan açık ayırt edilir ve istenen boyutta olacak şekilde kaldırılabilir. Bu biofabrication tekniği makro mikro ölçekli değişir iç yapıları çok çeşitli çoğaltma sağlar. Serum albümini, dolaşım sistemi içinde en bol proteindir. Proteinler polielektrolitler olduğundan, çözünürlük elektrostatik etkileşimler ile belirlenmiştir 15-17. Bu düşük tuz konsantrasyonlarında olduğu gösterilmiştir, bir tuzlama in çözünürlüğünü 18 sağlayan bir protein üzerindeki etkisi vardır. Glutaraldehit albümin özelliklerinde değişikliklere neden olan bir çapraz bağlama maddesidir. Şekil 1 &#39;de görülen renk değişimi aldimin bağlantıları 19-21 oluşmasına atfedilir. Glutaraldehit arası kovalent bağlar 14 oluşturmak için lizin amino grupları ile BSA ile ağırlıklı olarak reaksiyona girer. Veri tuzlarının artış (PBS 2x 1x PBS) kauçuk elastikiyetini geliştirilmiş olduğunu gösterir. yüksek glutaraldehit konsantrasyonu düşük konsantrasyon olanlara kıyasla daha erken set sert jeller üretir. Bununla birlikte, bunlar dağıtım homojen karışımı daha zordur ve bunlar kırılgan jelleri oluştururlar. yüksek sıcaklıklar glutaraldehit ve BSA reaksiyonu hızlandırmak için kalıplar içine BSA kauçuk uygun bir miktar vermek için, montaj her parçası soğuk tutulmalıdır.İdeal kauçuk (% 30 BSA 2x PBS veya 1 x PBS içinde% 3 glutaraldehit) sürekli olarak deforme olmadan büyük bir yüke direnebilen viskoelastik malzemesi olarak davranır. taşıma ve BSA lastik yapısı etrafında malzeme döküm Bu çok önemli hale gelir. Tripsin proteinleri hidrolize bir serin proteazdır. Tripsin, yüksek parçalama özgüllüğü yaygın olarak kullanılan bir enzimdir. Bu amino asitler, lizin karboksil tarafında ağırlıklı peptid zincirleri böler ve 22 arginin. BSA su içinde düşük konsantrasyonlarda kolayca çözülebilir ve tripsin kolaylıkla sağlam ve nispeten bakir kolajen ayrılan BSA kauçuk ile sindirilmiş. Malzeme hücreleri ile herhangi bir temas olmayacak. yapı serbest glutaraldehit varlığı için test edildi ve bu fiksatif izine vardı. Bu biofabrication için gözden çıkarılabilir materyal olarak BSA kauçuk etkinliğini göstermektedir. Bu protokolde, kollajen herhangi ot iskele malzemesi olarak kullanılan, fakatTripsin sindirime dirençlidir, malzemenin kullanılabilir. Gelecek çalışma endotel ve fibroblast hücreleri ile iskele ekim yoluyla hidrojellerin içinde vasküler bileşenleri sulandırılması üzerinde durulacaktır. zorluklardan biri yerel 3D dağılımı taklit kanalların içinde boyunca hücrelerin muntazam bir dağılımının oluşturmaktır. Bu sorunu çözmek için, bir strateji, sızdırmazlık veya kanal tıkanması ve hücre süspansiyonu enjekte izin veren geliştirilmektedir. Test edilen malzeme 4 ° C&#39;da bir termik jel, sıvı ve C 23,24 ° 30 üzerinde bir katı Pluronic F 127 vardır. Pluronic yüksek konsantrasyonu, gerekli zamansal bir yalıtım oluşturmak başarılı oldu. Hücre süspansiyonu, skafoldun kanal içinde sonra hücreler 3D yapısının tüm kenarlarına bağlı kadar işletme zaman belirli bir miktarda döndürülür. iç kanal korumak için yeterli ortam olacakHücre sağkalım. Pluronic da jel formunda muhafaza eder ve bir sulu ortam içinde kolayca çözülebilir. Hücreler uygun sonra, hidrojel ortamı ile su altında olacak ve çalışma amacına bağlı olarak, sabit ya da akış koşullarında yetiştirilebilir. Bu metodoloji ayrıca değerlendirilebilecektir olacak ve bu yayına takip olacak. Burada tarif edilen biofabrication tekniği henüz insan renal arterin bir iskele çoğaltmasını geliştirmek için kullanılmaktadır. Aynı yaklaşım, klinik geniş bir uygulama yelpazesine bu işlemin uygulanabilirliği genişletmek için, örneğin kalp gibi dokularda, diğer türleri ile yapılabilir. Burada geliştirilen biofabrication tekniği hızlı ve güvenilir içsel geometrik özelliklerini özetlemek olabilir, in vitro iskelelerinin nesil ileri bir adımdır. Doğal bir malzeme, kolajen gibi, en uygun kimyasal ve sentetik malzemeler üzerine hücrelere fiziksel ipuçları sağladığı için seçildi. bu nayapısal materyaller olarak hasar görmüş dokunun değiştirilmesi için, geliştirme, malformasyon, ve hastalık dokusu in vitro model olarak, terapötik araştırma için kullanılabilir.

Doku mühendisliği alanında doku iskeleleri imal yeteneği hayati önem taşımaktadır. Uygun bir ince kağıt skafold 3B bir yapıya sahiptir, biyolojik olarak uyumlu malzemelerden oluşan ve in vivo doku mimarisi taklit eden doku ve hücre büyüme ve yeniden kolaylaştırmak için. Bu iskele besin taşınmasını ve atıkların 1-4 kaldırılmasını izin vermelidir. Bu iskelelerinin üretiminde ana engellerden biri biyouyumlu malzeme içine belirli geometrik özellikleri özetlemek yeteneğidir. Çeşitli biofabrication teknikler bu iskelelerinin geometrik özellikleri kontrol etmek için rapor edilmiştir, örnekler, solvent döküm 9, stereolitografi 10 5-8 elektrospinning vardır, ve diğerleri arasında, 11 3D baskı. Bu teknikler kontrol, iç ve dış mimari özellikleri nispeten kolay aktarım sağlayan kısa düşmek, pahalı, onların çözünürlük ve basılabilirlik (ile sınırlıdır vardır <em&gt; örneğin, meme göstergesi, malzeme kısıtlama), ya da yaşayabilir iskeleleri 12 üretmek için uzun bir zaman periyodu talep sonrası imalat teknikleri gerektirmektedir. Pek çok ticari üretim sistemlerinde, iç boşluklar, kanal ve özelliklerin oluşturulması kum ya da başka uygun bir çıkartılabilir ya da gözden çıkarılabilir malzemeler kullanılarak elde edilir. Metal veya plastik kısım kum kalıp etrafında oluşturulur ve bu bir kez katılaştınldıktan sonra, kum kaldırılır. hemen hemen aynı şekilde, biyomalzeme nesil biosand eşdeğer ihtiyacı var. Bu nedenle, BSA kauçuk biosand için bir yedek olarak geliştirilmiştir. BSA kauçuk glutaraldehit ile çapraz bağlanmış sığır serum albümini içerir yeni formüle malzemedir. Nihai hedef biyobozunur kollajen iskele içine özgü mimari özellikleri yeniden etmektir. Orijinal doku kalıp boyutlu sadakat korur kurban biorubber özellikleri açıklanmıştır. <p cleşek = &quot;jove_content&quot;&gt; BSA ve glutaraldehit konsantrasyonları çeşitli kombinasyonları çeşitli çözücüler kullanılarak test edilmiştir. Bu materyal, BSA ve glutaraldehid arasındaki reaksiyon ile oluşturulmuştur. BSA kauçuk doku kalıpları karmaşık geometriler enjekte reaksiyon olabilir. Çapraz bağlı BSA kararsız ve kolayca hafif pH ve sıcaklık koşullarında enzimi tarafından sindirilerek tripsin edilir. Tersine, I kolajen bozulmamış tip tripsin sindirim karşı çok dayanıklıdır. Bu özellikler seçici geride kolajen bırakarak BSA lastik çıkarmak için büyük harfle bulundu. Bu çalışma bir biyouyumlu iskele özgü mimari özellikleri sunabilen bir kararsız kalıp almak için gerekli ideal bir parametrelerin belirlenmesinde oluşuyordu. değerlendirilmiştir spesifik özellikleri mixability enzim sindirimi, yük taşıma ve negatif kalıbın içine enjekte tepki yeteneği dahil. % 30 BSA ve% 3 glutaraldehid kombinasyonu bu gereksinimleri karşılar. Bu protokol necess sağlarli kurallar bu üç boyutlu iskeleleri oluşturmak için. Prototip, bir giriş ve sırasıyla 4 ve 3 mm, çapında iki çıkış kanalı olan bir dallı mimarisini temsil eden bir kollajen iskele oluşur. Bu teknik, ilgi konusu doku makro- ve mikro-ortamları taklit etmek için bir potansiyele sahiptir. Bu teknoloji, in vivo doku esnekliğini ve ilgi doku diğer özellikleri taklit etmek ayarlanmış olabilir yüksek sadakat, nispeten kolay ve zamanında konuda bir biyolojik olarak parçalanabilir malzemeye belirli bir geometrik öğretici sunmak için uygun bir teknik sağlar.

<table><tbody><tr><td>Collagen type I</td><td></td><td></td><td>Collagen extracted from calf hide</td></tr><tr><td>Hydrocloric Acid (HCl)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate Buffer Solution (PBS Tablets)</td><td>MP Biomedical</td><td>U5378</td><td>1 tablet per 100 ml makes 1x PBS</td></tr><tr><td>Albumium from bovine serum (BSA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9647</td><td></td></tr><tr><td>Glutaraldehyde</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>G5882</td><td>Toxic</td></tr><tr><td>Lard</td><td>Fields</td><td>3090</td><td></td></tr><tr><td>Stainless Steel Molds</td><td></td><td></td><td>Milled using Microlution Machine</td></tr><tr><td>Air Brush Kit</td><td>Central Pneumatic</td><td>47791</td><td></td></tr><tr><td>Mixing Tip for double syringe</td><td>Medmix</td><td>ML2.5-16-LLM</td><td>Mixer, DN2,5X16, 4:1 brown, med</td></tr><tr><td>Small O ring for double syringe</td><td>Medmix</td><td>PPB-X05-04-02SM</td><td>Piston B, 5 ml, 4:1, PE natural</td></tr><tr><td>Double Syringe cap&amp;nbsp;</td><td>Medmix</td><td>VLX002-SM</td><td>Cap, 4:1/10:1, PE brown, med</td></tr><tr><td>Big O ring for double syringe</td><td>Medmix</td><td>PPA-X05-04-02SM</td><td>Piston A, 5 ml, 4:1</td></tr><tr><td>Double Syringe</td><td>Medmix</td><td>SDL X05-04-50M</td><td>Double syringe, 5 ml, 4:1</td></tr><tr><td>Double Syringe Dispenser</td><td>Medmix</td><td>DL05-0400M</td><td>Dispenser, 5 ml, 4:1, med , plain</td></tr><tr><td>Laminim</td><td></td><td></td><td>3.6 mg/ml - extracted USC lab</td></tr><tr><td>20 ml Syringe Luer Lock Tip</td><td>BD</td><td>302830</td><td></td></tr><tr><td>Luer Lock Caps</td><td>Fisher</td><td>JGTCBLLX</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>H4034</td><td></td></tr><tr><td>Gibco Minimum Essential Media 10x (MEM)</td><td>Life Technologies</td><td>1143-030</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin</td><td>Life Technologies</td><td>27250-018</td><td></td></tr><tr><td>UV Crosslinker&amp;nbsp;</td><td>Spectroline UV</td><td>XLE1000</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Cloride (NaCl)</td><td>Fisher</td><td>S271-10</td><td>To prepare Mosconas</td></tr><tr><td>Potassium chloride (KCl)</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>P5405-250</td><td>To prepare Mosconas</td></tr><tr><td>Sodium Bicarbonate (NaHCO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)</td><td>Fisher</td><td>BP328-500</td><td>To prepare Mosconas</td></tr><tr><td>Glucose</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>G-8270</td><td>To prepare Mosconas</td></tr><tr><td>Sodium Phosphate didasic (NaH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S-7907</td><td>To prepare Mosconas</td></tr><tr><td>Sterile Filter for syringes</td><td>Corning</td><td>431224</td><td></td></tr></tbody></table>

three-dimensional biomimetic technology: novel biorubber creates defined micro- and macro-scale architectures in collagen hydrogels

Doku iskeleleri doku rejenerasyonu sürecinde önemli bir rol oynamaktadır. İdeal iskele gibi olan uygun kompozisyon, hedeflenen modülü ve iyi tanımlanmış mimari özellikleri gibi çeşitli koşulları yerine getirmelidir. In vivo doku içsel mimarisi özetlemek Biyomalzemeler hastalıkları okuyan yanı sıra kayıp ve kusurlu yumuşak doku rejenerasyonu kolaylaştırmak için hayati önem taşımaktadır. Bir roman biofabrication tekniği araştırma ve klinik uygulama için biyomalzeme yeni bir nesil oluşturmak için sanat görüntüleme, üç boyutlu (3D) baskı ve seçici enzimatik aktivite durumunu birleştiren geliştirilmiştir. geliştirilmiş bir malzeme, Bovine Serum Albumin kauçuk spesifik geometrik özelliklerini koruyan bir kalıba enjekte reaksiyondur. Bu kurban malzeme doğal iskele malzemesi mimari özellikleri yeterli transferini sağlar. Prototip 4 ve 3 mm kanalları Repr ile 3 boyutlu bir kollajen iskele oluşmaktadırdallı mimari ESENT. Bu yazıda, doğal yapıları nesil bu biofabrication tekniğinin kullanımı vurgulamaktadır. Bu protokol, bir bilgisayar destekli yazılımı (CAD) iskele malzemesi içinde mimari özelliklerinde, lastik enzimatik sindirme ile ve ardından BSA kauçuk enjekte Reaksiyon olacak katı kalıp üretmek için kullanır.

Watch this Scientific Journal Video about Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels at JoVE.com

Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels

An innovative biofabrication technique was developed to engineer three-dimensional constructs that resemble the architectural features, components, and mechanical properties of in vivo tissue. This technique features a newly developed sacrificial material, BSA rubber, which transfers detailed spatial features, reproducing the in vivo architectures of a wide variety of tissues.

Üç boyutlu Biyomimetik Teknoloji: Roman Biorubber Kollajen Hidrojeller içinde Mikro ve Makro ölçekli Mimarileri Tanımlı oluşturur

Tissue scaffolds play a crucial role in the tissue regeneration process. The ideal scaffold must fulfill several requirements such as having proper ...

three-dimensional-biomimetic-technology-novel-biorubber-creates

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.2K Görüntüleme.  Medical University of South Carolina. An innovative biofabrication technique was developed to engineer three-dimensional constructs that resemble the architectural features, components, and mechanical properties of in vivo tissue. This technique features a newly developed sacrificial material, BSA rubber, which transfers detailed spatial features, reproducing the in vivo architectures of a wide variety of tissues.

Video: Three-dimensional Biomimetic Technology: Novel Biorubber Creates Defined Micro- and Macro-scale Architectures in Collagen Hydrogels

Printing Thermoresponsive Reverse Molds for the Creation of Patterned Two-component Hydrogels for 3D Cell Culture

Bioprinting is an emerging technology that has its origins in the rapid prototyping industry. The different printing processes can be divided into contact bioprinting1-4 (extrusion, dip pen and soft lithography), contactless bioprinting5-7 (laser forward transfer, ink-jet deposition) and laser based techniques such as two photon photopolymerization8. It can be used for many applications such as tissue engineering9-13, biosensor microfabrication14-16 and as a tool to answer basic biological questions such as influences of co-culturing of different cell types17. Unlike common photolithographic or soft-lithographic methods, extrusion bioprinting has the advantage that it does not require a separate mask or stamp. Using CAD software, the design of the structure can quickly be changed and adjusted according to the requirements of the operator. This makes bioprinting more flexible than lithography-based approaches.
Here we demonstrate the printing of a sacrificial mold to create a multi-material 3D structure using an array of pillars within a hydrogel as an example. These pillars could represent hollow structures for a vascular network or the tubes within a nerve guide conduit. The material chosen for the sacrificial mold was poloxamer 407, a thermoresponsive polymer with excellent printing properties which is liquid at 4 &deg;C and a solid above its gelation temperature ~20 &deg;C for 24.5% w/v solutions18. This property allows the poloxamer-based sacrificial mold to be eluted on demand and has advantages over the slow dissolution of a solid material especially for narrow geometries. Poloxamer was printed on microscope glass slides to create the sacrificial mold. Agarose was pipetted into the mold and cooled until gelation. After elution of the poloxamer in ice cold water, the voids in the agarose mold were filled with alginate methacrylate spiked with FITC labeled fibrinogen. The filled voids were then cross-linked with UV and the construct was imaged with an epi-fluorescence microscope.

A bioprinter was used to create patterned hydrogels based on a sacrificial mold. The poloxamer mold was backfilled with a second hydrogel and then eluted, leaving voids which were filled with a third hydrogel. This method uses fast elution and good printability of poloxamer to generate complex architectures from biopolymers.

Desenli ve Yaratılış 3D Hücre Kültürü için iki bileşenli Hidrojeller için Thermoresponsive Ters Kalıpları Baskı

Bioprinting is an emerging technology that has its origins in the rapid prototyping industry. The different printing processes can be divided into contact ...

İmmünoloji ve Enfeksiyon

Three-Dimensional In Vitro Biomimetic Model of Neuroblastoma Using Collagen-Based Scaffolds

Neuroblastoma is the most common extracranial solid tumor in children, accounting for 15% of overall pediatric cancer deaths. The native tumor tissue is a complex three-dimensional (3D) microenvironment involving layers of cancerous and non-cancerous cells surrounded by an extracellular matrix (ECM). The ECM provides physical and biological support and contributes to disease progression, patient prognosis, and therapeutic response.
This paper describes a protocol for assembling a 3D scaffold-based system to mimic the neuroblastoma microenvironment using neuroblastoma cell lines and collagen-based scaffolds. The scaffolds are supplemented with either nanohydroxyapatite (nHA) or glycosaminoglycans (GAGs), naturally found at high concentrations in the bone and bone marrow, the most common metastatic sites of neuroblastoma. The 3D porous structure of these scaffolds allows neuroblastoma cell attachment, proliferation and migration, and the formation of cell clusters. In this 3D matrix, the cell response to therapeutics is more reflective of the in vivo situation.
The scaffold-based culture system can maintain higher cell densities than conventional two-dimensional (2D) cell culture. Therefore, optimization protocols for initial seeding cell numbers are dependent on the desired experimental timeframes. The model is monitored by assessing cell growth via DNA quantification, cell viability via metabolic assays, and cell distribution within the scaffolds via histological staining.
This model&#39;s applications include the assessment of gene and protein expression profiles as well as cytotoxicity testing using conventional drugs and miRNAs. The 3D culture system allows for the precise manipulation of cell and ECM components, creating an environment more physiologically similar to native tumor tissue. Therefore, this 3D in vitro model will advance the understanding of the disease pathogenesis and improve the correlation between results obtained in vitro, in vivo in&#160;animal models, and human subjects.

Three-Dimensional In Vitro Biomimetic Model of Neuroblastoma Using Collagen-Based Scaffolds

This paper lists the steps required to seed neuroblastoma cell lines on previously described three-dimensional collagen-based scaffolds, maintain cell growth for a predetermined timeframe, and retrieve scaffolds for several cell growth and cell behavior analyses and downstream applications, adaptable to satisfy a range of experimental aims.

Kollajen Bazlı İskeleler Kullanılarak Nöroblastomun Üç Boyutlu İn Vitro Biyomimetik Modeli

Neuroblastoma is the most common extracranial solid tumor in children, accounting for 15% of overall pediatric cancer deaths. The native tumor tissue is a ...

Kanser Araştırmaları

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. Collagen has been extensively used for a wide range of biomedical applications and is considered a valid alternative to synthetic materials due to its inherent biocompatibility (i.e., low antigenicity, inflammation, and cytotoxic responses). However, the limited mechanical properties and the related low hand-ability of collagen gels have hampered their use as scaffold materials for vascular tissue engineering. Therefore, the rationale behind this work was first to engineer cellularized collagen gels into a tubular-shaped geometry and second to enhance smooth muscle cells driven reorganization of collagen matrix to obtain tissues stiff enough to be handled.
The strategy described here is based on the direct assembling of collagen and smooth muscle cells (construct) in a 3D cylindrical geometry with the use of a molding technique. This process requires a maturation period, during which the constructs are cultured in a bioreactor under static conditions (without applied external dynamic mechanical constraints) for 1 or 2 weeks. The &#8220;static bioreactor&#8221; provides a monitored and controlled sterile environment (pH, temperature, gas exchange, nutrient supply and waste removal) to the constructs. During culture period, thickness measurements were performed to evaluate the cells-driven remodeling of the collagen matrix, and glucose consumption and lactate production rates were measured to monitor the cells metabolic activity. Finally, mechanical and viscoelastic properties were assessed for the resulting tubular constructs. To this end, specific protocols and a focused know-how (manipulation, gripping, working in hydrated environment, and so on) were developed to characterize the engineered tissues.

In this work, we present a technique for the rapid fabrication of living vascular tissues by direct culturing of collagen, smooth muscle cells and endothelial cells. In addition, a new protocol for the mechanical characterization of engineered vascular tissues is described.

Vasküler Doku Rejenerasyon için Mühendislik 3D cellularized Kollajen jeller

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Biyomühendislik

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.

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 ...

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions. While these studies have been informative about general cell signaling mechanisms, they neglect important cellular cues received from the structural and mechanical properties of the local microenvironment and extracellular matrix (ECM). To understand how cells interact within a physiological ECM, it is important to study them in the context of 3 dimensional assays. Cell migration, cell differentiation, and cell proliferation are only a few processes that have been shown to be impacted by local changes in the mechanical properties of a 3-dimensional ECM. Collagen I, a core fibrillar component of the ECM, is more than a simple structural element of a tissue. Under normal conditions, mechanical cues from the collagen network direct morphogenesis and maintain cellular structures. In diseased microenvironments, such as the tumor microenvironment, the collagen network is often dramatically remodeled, demonstrating altered composition, enhanced deposition and altered fiber organization. In breast cancer, the degree of fiber alignment is important, as an increase in aligned fibers perpendicular to the tumor boundary has been correlated to poorer patient prognosis1. Aligned collagen matrices result in increased dissemination of tumor cells via persistent migration2,3. The following is a simple protocol for embedding cells within a 3-dimensional, fibrillar collagen hydrogel. This protocol is readily adaptable to many platforms, and can reproducibly generate both aligned and random collagen matrices for investigation of cell migration, cell division, and other cellular processes in a tunable, 3-dimensional, physiological microenvironment.

Preparation of 3D Collagen Gels and Microchannels for the Study of 3D Interactions In Vivo

Collagen is a core component of the ECM, and provides essential cues for several cellular processes ranging from migration to differentiation and proliferation. Provided here is a protocol for embedding cells within 3D collagen hydrogels, and a more advanced technique for generating randomized or aligned collagen matrices using PDMS microchannels.

3D Etkileşimleri Çalışmaları 3D Kollajen jeller ve Mikrokanallarda Hazırlanması<em&gt; İn Vivo</em

Historically, most cellular processes have been studied in only 2 dimensions.  While these studies have been informative about general cell signaling ...

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 ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed from mammal collagen. Thus, the arginine-glycine-aspartic acid (RGD) sequences and target motifs of matrix metalloproteinase (MMP) remain on the molecular chains, which help achieve cell attachment and degradation. Furthermore, formation properties of GelMA are versatile. The methacrylamide groups allow a material to become rapidly crosslinked under light irradiation in the presence of a photoinitiator. Therefore, it makes great sense to establish suitable methods for synthesizing three-dimensional (3D) structures with this promising material. However, its low viscosity restricts GelMA's printability. Presented here are methods to carry out 3D bioprinting of GelMA hydrogels, namely the fabrication of GelMA microspheres, GelMA fibers, GelMA complex structures, and GelMA-based microfluidic chips. The resulting structures and biocompatibility of the materials as well as the printing methods are discussed. It is believed that this protocol may serve as a bridge between previously applied biomaterials and GelMA as well as contribute to the establishment of GelMA-based 3D architectures for biomedical applications.

Presented here is a method for the 3D bioprinting of gelatin methacryloyl.

Jelatin Metacryloyl Hidrojel Bazlı Bioinks 3D Biyobaskı Protokolleri

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed ...

Üç boyutlu Biyomimetik Teknoloji: Roman Biorubber Kollajen Hidrojeller içinde Mikro ve Makro ölçekli Mimarileri Tanımlı oluşturur

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Desenli ve Yaratılış 3D Hücre Kültürü için iki bileşenli Hidrojeller için Thermoresponsive Ters Kalıpları Baskı

Kollajen Bazlı İskeleler Kullanılarak Nöroblastomun Üç Boyutlu İn Vitro Biyomimetik Modeli

Vasküler Doku Rejenerasyon için Mühendislik 3D cellularized Kollajen jeller

Üç Verici Kartezyen Yazıcı Kullanımı Bioprinted Hücresel Yapıların Canlılık

3D Etkileşimleri Çalışmaları 3D Kollajen jeller ve Mikrokanallarda Hazırlanması

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

Jelatin Metacryloyl Hidrojel Bazlı Bioinks 3D Biyobaskı Protokolleri