Name: cellular encapsulation in 3d hydrogels for tissue engineering
Uploaded: 2009-10-26T07:00:00
Duration: 9 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cellular Encapsulation in 3D Hydrogels for Tissue Engineering at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי עמיתי הקרן הלאומית למדע ומחקר בוגר כדי SK ו - National Institutes of הית מענק R01EB008722.

<ol>
	<li>Singer, V. L., Jones, L. J., Yue, S. T., Haugland, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+PicoGreen+reagent+and+development+of+a+fluorescence-based+solution+assay+for+double-stranded+DNA+quantitation.">Characterization of PicoGreen reagent and development of a fluorescence-based solution assay for double-stranded DNA quantitation.</a> Anal Biochem. 249, 228-238 (1997).</li><li>Lutolf, M. P., Raeber, G. P., Zisch, A. H., Tirelli, N., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-Responsive+Synthetic+Hydrogels.">Cell-Responsive Synthetic Hydrogels.</a> Adv Mater. 15, 888-892 (2003).</li><li>Elisseeff, J. H., Ruffner, M., Kim, T. G., Williams, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+Photoencapsulation+in+Hydrogels.">Cellular Photoencapsulation in Hydrogels.</a> Culture of Cells for Tissue Engineering. , (2006).</li><li>Chung, C., Mesa, J., Miller, G. J., Randolph, M. A., Gill, T. J., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+auricular+chondrocyte+expansion+on+neocartilage+formation+in+photocrosslinked+hyaluronic+acid+networks.">Effects of auricular chondrocyte expansion on neocartilage formation in photocrosslinked hyaluronic acid networks.</a> Tissue Eng. 12, 2665-2773 (2006).</li><li>Burdick, J. A., Vunjak-Novakovic, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+microenvironments+for+controlled+stem+cell+differentiation.">Engineered microenvironments for controlled stem cell differentiation.</a> Tissue Eng. Part A. 15, 205-219 (2008).</li><li>Salinas, C. N., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixed+Mode+Thiol-Acrylate+Photopolymerization+for+the+Synthesis+of+PEG-Peptide+Hydrogels.">Mixed Mode Thiol-Acrylate Photopolymerization for the Synthesis of PEG-Peptide Hydrogels.</a> Macromolecules. 41, 6019-6026 (2008).</li><li>Kraehenbuehl, T. P., Ferreira, L. S., Zammaretti, P., Hubbell, J. A., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-responsive+hydrogel+for+encapsulation+of+vascular+cells.">Cell-responsive hydrogel for encapsulation of vascular cells.</a> Biomaterials. 30, 4318-4324 (2009).</li><li>Strehin, I. A., Elisseeff, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+ECM+Production+by+Cells+Encapsulated+in+Hydrogels.">Characterizing ECM Production by Cells Encapsulated in Hydrogels.</a> Methods Mol Biol. 522, 1-14 (2009).</li><li>Khetan, S., Katz, J. S., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+crosslinking+to+control+cellular+spreading+in+3-dimensional+hydrogels.">Sequential crosslinking to control cellular spreading in 3-dimensional hydrogels.</a> Soft Matter. 5, 1601-1606 (2009).</li></ol>

הפרוטוקולים המתוארים מייצגים שיטה פשוטה ורבת עוצמה כדי לתמצת תאים בתוך פיגומים הידרוג באופן cytocompatible. טכניקות כאלה חשובים במיוחד מאז הבדיל סופני ותאי גזע יכולים להפגין התנהגות שונה במידה ניכרת לעומת microenvironments 2D-3D. גם עבור גישות טיפוליות הכרוכות ההשתלה של חומרים (למשל, באתרו פילמור רדיקלי), אנקפסולציה התא ניתוח הכדאיות והבחנה יכול לעזור בתהליך הפיתוח החומר. תהליך רציף המתואר יכול לשמש מרחבית לתפעל את הסביבה הידרוג&#39;ל, והתנהגות הסלולר וכתוצאה מכך (ראה Khetan et al.). בסך הכל, האלמנט הקריטי ביותר של פרוטוקולי תיאר הוא ההומוגניות של כל פתרונות בשימוש. בפרט, טיפול מיוחד יש לנקוט כדי להבטיח את התאים מחולקים באופן שווה בפתרון prepolymer, וכי הפתרון הוא מעורב היטב על ידי resuspension פיפטה בעקבות התוספת של הפתרון crosslinker. הימנעות להבטיח זה יכול להוביל clumping של תאים או וריאציות מקומיות במבנה ג&#39;ל ונפיחות. בעוד הפרוטוקולים שהוצגו כאן מתמקדים בעיקר ההליך עבור תאים encapsulating, חשוב לציין גם כי אנקפסולציה עשוי להצריך מעט הסתגלות פרוטוקולים ניתוח נכתבים בדרך כלל עבור זריעת 2D. דוגמאות אחדות באו לידי ביטוי המאפשר הדמיה להערכת התאים הידרוג.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>I2959</td>
<td>Reagent</td>
<td>Ciba Specialty Chemicals</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>.2 M Triethanolamine Buffer</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>T0449</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PBS</td>
<td>Reagent</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>14040-117</td>
<td>1x, sterile liquid</td>
</tr>
<tr>
<td>Live/Dead staining kit</td>
<td>Reagent</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>L3224</td>
<td>Includes live (Calcein AM) and dead (ethidium homodimer-1) probes</td>
</tr>
<tr>
<td>Phalloidin-FITC</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>P5282</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Rhodamine Phalloidin</td>
<td>Reagent</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>R415</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>DAPI</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>D9542</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Methacryloxyethyl thiocarbamoyl rhodamine B (MeRho)</td>
<td>Reagent</td>
<td>Polysciences</td>
<td>23591</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Bovine Serum Albumin</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>A7030</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tween 20</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>P1379</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Triton X-100</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>T8787</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Citrisolv</td>
<td>Reagent</td>
<td>Fisher</td>
<td>22-143975</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Micro-cut paraffin</td>
<td>Reagent</td>
<td>Polysciences, Inc.</td>
<td>24202</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Trizol reagent</td>
<td>Reagent</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>15596-026</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>0.22 &mu;m pore size nylon syringe filters</td>
<td>Equipment</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>09-719C</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>1 mL disposable syringes</td>
<td>Equipment</td>
<td>BD biosciences</td>
<td>309602</td>
<td>Cut syringes at consistent height for UV exposure</td>
</tr>
<tr>
<td>Wide orifice pipette tips</td>
<td>Equipment</td>
<td>Sigma</td>
<td>P6800</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Omnicure UV Spot Cure System with 365 nm filter</td>
<td>Equipment</td>
<td>Exfo Life Sciences Division</td>
<td>S1000</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>254 nm germicidal UV light source</td>
<td>Equipment</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Built into most biological safety cabinets</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

cellular encapsulation in 3d hydrogels for tissue engineering 

אנקפסולציה 3D של תאים בתוך הידרוג מהווה טכניקה חשובה יותר ויותר פופולרי עבור תאים culturing וכלפי בפיתוח בונה עבור הנדסת רקמות. סביבה זו טובה יותר מה מחקה תאים להתבונן in vivo, לעומת בתרבית רקמה רגילה, בשל רקמה דמוית מאפייני סביבת 3D. הידרוג פולימריות סינתטיים הם מים נפוחות רשתות יכול להיות מתוכנן להיות יציב או להשפיל באמצעות הידרוליזה או proteolysis כמו רקמה חדשה מופקד על ידי תאים כמוס. מגוון רחב של פולימרים נחקרו עבור יישומים אלה, כגון פולי (אתילן גליקול) וחומצה היאלורונית. ברוב המקרים הפולימר הוא פונקציונליות עם קבוצות תגובתי כגון methacrylates או acrylates מסוגל crosslinking עוברת דרך מנגנונים שונים. בעשור האחרון, התקדמות רבה נעשתה הנדסה microenvironments אלה - למשל, באמצעות שילוב קוולנטיים פיזית או תליון של סימנים ביוכימיים - כדי לשפר את הכדאיות ישיר פנוטיפ הסלולר, כולל התמיינות בתאי גזע במארז (Burdick et al.). השיטות הבאות אנקפסולציה 3D של תאים מוטבו במעבדות אחרות שלנו, על מנת למקסם את cytocompatibility ולצמצם את מספר הצעדים עיבוד הידרוג&#39;ל. ב הפרוטוקולים הבאים (ראה תרשים 1 להמחשה של ההליך), ההנחה היא כי פולימרים פונקציונליות מסוגל לעבור crosslinking כבר ביד, ביקורות מצוינות של כימיה פולימר ליישם לתחום הנדסת הרקמות ניתן למצוא במקום אחר (Burdick et al.) וכן בשיטות אלה עולים בקנה אחד עם מגוון רחב של סוגי פולימר. יתר על כן, בנוסף מייקל מסוג (ראה Lutolf et al.) ואור יזומה חינם הרדיקלי (ראה Elisseeff et al.) מנגנוני התמקדו כאן מהוות רק חלק קטן של טכניקות crosslinking דיווח. Crosslinking מצב מעורבת, שבה חלק קבוצות תגובתי נצרכת לראשונה על ידי crosslinking בנוסף ואחריו מנגנון רדיקלי, הוא עוד הפרדיגמה הנפוצה והחזקה על בימוי הפנוטיפ של תאים במארז (Khetan et al. סלינס et al.).

Watch this Scientific Journal Video about Cellular Encapsulation in 3D Hydrogels for Tissue Engineering at JoVE.com

Cellular Encapsulation in 3D Hydrogels for Tissue Engineering

אנו מציגים פרוטוקולים אנקפסולציה (3D) 3 ממדי של תאים בתוך הידרוג סינתטי. ההליך המתואר אנקפסולציה עבור שתי השיטות הנפוצות של crosslinking (מייקל מסוג בנוסף ואור יזומה מנגנוני רדיקלים חופשיים), כמו גם מספר טכניקות להערכת התנהגות התא כמוס.

Encapsulation נייד ב הידרוג 3D עבור הנדסת רקמות

The 3D encapsulation of cells within hydrogels represents an increasingly important and popular technique for culturing cells and towards the development ...

Research

JoVE Journal

Biology

Cellular Encapsulation in 3D Hydrogels for Tissue Engineering 

Experimental Approaches to Tissue Engineering

גישות ניסויית כדי הנדסת רקמות

Title Cell Encapsulation by Droplets

תא כותרת Encapsulation על ידי טיפות

Electrospinning Fibrous Polymer Scaffolds for Tissue Engineering and Cell Culture

Electrospinning פיגומים פולימר סיבי עבור הנדסת רקמות ותרבות Cell

As the field of tissue engineering evolves, there is a tremendous demand to produce more suitable materials and processing techniques in order to address ...

PuraMatrix Encapsulation of Cancer Cells

PuraMatrix Encapsulation של תאים סרטניים

Increasing evidence suggests that culturing cancer cells in three dimensions more accurately recapitulates the complexity of tumor biology. Many of these ...

Studying the Effects of Matrix Stiffness on Cellular Function using Acrylamide-based Hydrogels

שיחקרו את ההשפעות של מטריקס נוקשות על פונקציה נייד באמצעות Acrylamide מבוססי הידרוג

Tissue stiffness is an important determinant of cellular function, and changes in tissue stiffness are commonly associated with fibrosis, cancer and ...

A System for Culturing Iris Pigment Epithelial Cells to Study Lens Regeneration in Newt

מערכת culturing איריס תאים פיגמנט אפיתל לחקר התחדשות עדשה של ניוט

Salamanders like newt and axolotl possess the ability to regenerate many of its lost body parts such as limbs, the tail with spinal cord, eye, brain, ...

Quantitative Comparison of cis-Regulatory Element (CRE) Activities in Transgenic Drosophila melanogaster

Quantitative Comparison of cis-Regulatory Element CRE Activities in Transgenic Drosophila melanogaster

השוואה כמותית של Cis-רגולטוריות (Cre) אלמנט פעילות טראנסגנטי תסיסנית melanogaster</em

Gene expression patterns are specified by cis-regulatory element (CRE) sequences, which are also called enhancers or cis-regulatory modules. A typical CRE ...

A 3D System for Culturing Human Articular Chondrocytes in Synovial Fluid

מערכת 3D עבור chondrocytes culturing האדם במפרק של נוזל סינוביאלי

Cartilage destruction is a central pathological feature of osteoarthritis, a leading cause of disability in the US. Cartilage in the adult does not ...

Rat Mesentery Exteriorization: A Model for Investigating the Cellular Dynamics Involved in Angiogenesis

לפדר החצנה חולדה: דגם לחקירת דינמיקה סלולר המעורבים אנגיוגנזה

Microvacular network growth and remodeling are critical aspects of wound healing, inflammation, diabetic retinopathy, tumor growth and other disease ...

Mechanical Stimulation of Chondrocyte-agarose Hydrogels

גירוי מכאני של הידרוג Chondrocyte-agarose

Articular cartilage suffers from a limited repair capacity when damaged by mechanical insult or degraded by disease, such as osteoarthritis. To remedy ...