Name: engineering fibrin-based tissue constructs from myofibroblasts and application of constraints and strain to induce cell and collagen reorganization
Uploaded: 2013-10-28T21:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Engineering Fibrin-based Tissue Constructs from Myofibroblasts and Application of Constraints and Strain to Induce Cell and Collagen Reorganization at JoVE.co

본 연구는 생물 의학 재료 (BMM) 연구소의 연구 프로그램에서 수행되었다. BMM은 경제 업무, 농업 혁신의 네덜란드 교육부에 의해 cofunded 있습니다. Nederlandse의 Hartstichting의 재정적 기여 기꺼이 인정 받고 있습니다.

1. 인간 베나 Saphena 세포의 배양 <ol><li> SCHNELL 등으로 프로토콜에 따라 보조 자료를 사용하는 지침에 따라 기증자로부터 얻은 베나 saphena 마그나, 9.에서 세포를 분리하고 액체 질소에 이러한 저장합니다. 여섯 잘 플레이트 문화에 2 × 2 ㎜의 한 기증자 컷 조각의 대정 saphena 마그나의 부분에서. 잘 당 2 개를 사용합니다. 일반적으로 충분한 세포는 액체 질소 0.25 X 10 6 ?...

<ol>
	<li>Beamish, J. A., He, P., Kottke-Marchant, K., Marchant, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+regulation+of+contractile+smooth+muscle+cell+phenotype:+implications+for+vascular+tissue+engineering.">Molecular regulation of contractile smooth muscle cell phenotype: implications for vascular tissue engineering.</a> Tissue Eng. Part B Rev. 16, 467-491 (2010).</li><li>Isenberg, B. C., Tranquillo, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+cyclic+distention+enhances+the+mechanical+properties+of+collagen-based+media-equivalents.">Long-term cyclic distention enhances the mechanical properties of collagen-based media-equivalents.</a> Ann. Biomed. Eng. 31, 937-949 (2003).</li><li>Nichol, J. W., Khan, A. R., Birbach, M., Gaynor, J. W., Gooch, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamics+and+axial+strain+additively+increase+matrix+remodeling+and+MMP-9,+but+not+MMP-2,+expression+in+arteries+engineered+by+directed+remodeling.">Hemodynamics and axial strain additively increase matrix remodeling and MMP-9, but not MMP-2, expression in arteries engineered by directed remodeling.</a> Tissue Eng. Part A. 15, 1281-1290 (2009).</li><li>Sander, E. A., Stylianopoulos, T., Tranquillo, R. T., Barocas, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-based+multiscale+modeling+predicts+tissue-level+and+network-level+fiber+reorganization+in+stretched+cell-compacted+collagen+gels.">Image-based multiscale modeling predicts tissue-level and network-level fiber reorganization in stretched cell-compacted collagen gels.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 17675-17680 (2009).</li><li>Hu, J. J., Humphrey, J. D., Yeh, A. T. <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+engineered+tissue+development+under+biaxial+stretch+using+nonlinear+optical+microscopy.">Characterization of engineered tissue development under biaxial stretch using nonlinear optical microscopy.</a> Tissue Eng. Part A. 15, 1553-1564 (2009).</li><li>Lee, E. J., Holmes, J. W., Costa, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remodeling+of+engineered+tissue+anisotropy+in+response+to+altered+loading+conditions.">Remodeling of engineered tissue anisotropy in response to altered loading conditions.</a> Ann. Biomed. Eng. 36, 1322-1334 (2008).</li><li>Mol, 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=Fibrin+as+a+cell+carrier+in+cardiovascular+tissue+engineering+applications.">Fibrin as a cell carrier in cardiovascular tissue engineering applications.</a> Biomaterials. 26, 3113-3121 (2005).</li><li>de Jonge, N., Kanters, F. M., Baaijens, F. P., Bouten, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-induced+Collagen+Organization+at+the+Micro-level+in+Fibrin-based+Engineered+Tissue+Constructs.">Strain-induced Collagen Organization at the Micro-level in Fibrin-based Engineered Tissue Constructs.</a> Ann. Biomed. Eng. 41 (4), 763-774 (2012).</li><li>Schnell, 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=Optimal+cell+source+for+cardiovascular+tissue+engineering:+venous+vs.+aortic+human+myofibroblasts.">Optimal cell source for cardiovascular tissue engineering: venous vs. aortic human myofibroblasts.</a> Thorac. Cardiovasc. Surg. 49, 221-225 (2001).</li><li>Mol, 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=Autologous+human+tissue-engineered+heart+valves:+prospects+for+systemic+application.">Autologous human tissue-engineered heart valves: prospects for systemic application.</a> Circulation. , I152-I158 (2006).</li><li>Ahmann, K. A., Weinbaum, J. S., Johnson, S. L., Tranquillo, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrin+degradation+enhances+vascular+smooth+muscle+cell+proliferation+and+matrix+deposition+in+fibrin-based+tissue+constructs+fabricated+in+vitro.">Fibrin degradation enhances vascular smooth muscle cell proliferation and matrix deposition in fibrin-based tissue constructs fabricated in vitro.</a> Tissue Eng. Part A. 16, 3261-3270 (2010).</li><li>John, J., Quinlan, A. T., Silvestri, C., Billiar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boundary+stiffness+regulates+fibroblast+behavior+in+collagen+gels.">Boundary stiffness regulates fibroblast behavior in collagen gels.</a> Ann. Biomed. Eng. 38, 658-673 (2010).</li><li>Rubbens, M. P., 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=Intermittent+straining+accelerates+the+development+of+tissue+properties+in+engineered+heart+valve+tissue.">Intermittent straining accelerates the development of tissue properties in engineered heart valve tissue.</a> Tissue Eng. Part A. 15, 999-1008 (2009).</li><li>Chen, W. L., 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=Multiphoton+imaging+and+quantitative+analysis+of+collagen+production+by+chondrogenic+human+mesenchymal+stem+cells+cultured+in+chitosan+scaffold.">Multiphoton imaging and quantitative analysis of collagen production by chondrogenic human mesenchymal stem cells cultured in chitosan scaffold.</a> Tissue Eng. Part C Methods. 16, 913-920 (2010).</li><li>de Jonge, N., Kanters, F. M., Baaijens, F. P., Bouten, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-induced+Collagen+Organization+at+the+Micro-level+in+Fibrin-based+Engineered+Tissue+Constructs.">Strain-induced Collagen Organization at the Micro-level in Fibrin-based Engineered Tissue Constructs.</a> Ann. Biomed. Eng. 41, 763-774 (2013).</li><li>Merryman, W. D., 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=Correlation+between+heart+valve+interstitial+cell+stiffness+and+transvalvular+pressure:+implications+for+collagen+synthesis.">Correlation between heart valve interstitial cell stiffness and transvalvular pressure: implications for collagen synthesis.</a> Am. J. Physiol. 290, (2006).</li><li>Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+cellular+mechanotransduction+to+biologically+inspired+engineering:+2009+Pritzker+Award+Lecture,+BMES+Annual+Meeting+October+10,+2009.">From cellular mechanotransduction to biologically inspired engineering: 2009 Pritzker Award Lecture, BMES Annual Meeting October 10, 2009.</a> Ann. Biomed. Eng. 38, 1148-1161 (2009).</li><li>Sander, E. A., Barocas, V. H., Tranquillo, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initial+fiber+alignment+pattern+alters+extracellular+matrix+synthesis+in+fibroblast-populated+fibrin+gel+cruciforms+and+correlates+with+predicted+tension.">Initial fiber alignment pattern alters extracellular matrix synthesis in fibroblast-populated fibrin gel cruciforms and correlates with predicted tension.</a> Ann. Biomed. Eng. 39, 714-729 (2010).</li><li>van der Schaft, D. W., 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+Skeletal+Muscle+Tissues+from+Murine+Myoblast+Progenitor+Cells+and+Application+of+Electrical+Stimulation.">Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation.</a> J. Vis. Exp. (73), e4267 (2013).</li></ol>

세포 인구 섬유소 구조의 설명 모델 시스템은 세포와 콜라겐의 연구에 큰 잠재력을 가지고 (재) 조직 (드 Jonge 등. 15), 조직 공학의 목적으로 사용될 예. 초기 세포 캐리어로 섬유소를 사용하여 섬유소 분해 한 후, 조직은 세포와 내생 매트릭스에서만 생성됩니다. 이러한 방법으로, 세포 경계 강성 12 감지, 또는 변형 방지를 표시 수축력에게 16, 17을 적용하여, ?...

심장 혈관 조직은 탁월한 하중 기능을 가지고 있습니다. 세포 외 기질의 콜라겐 섬유의 특정 내용과 조직의 하중 특성에 기여하고 전체 조직의 힘 1을 지배. 조직 공학 구조물의 기계적 조절이 사용됩니다 - 일반적으로 (주기적) 긴장 요법으로 구성 - 조직의 조직과 기계적 성질 2,3을 향상 할 수 있습니다. 미리 정의 된 콜라겐 구조를 가진 조직을 만드는 복잡한 조직 형상의 변형에 의한 콜라겐 조직의 완전한 이해는 아직 달성되었다 아닙니다. 이 개발 조직에 콜라겐 리모델링 우리의 제한된 지식에 주로 때문입니다. 기존 모델은 주로 정적 변형률 4-6의 사용과 콜라겐 리모델링의 최종 그물 결과에 대한 정보를 제공합니다. 여기에 우리가 영향을 받아 3D로, 실시간 방식으로 콜라겐 (재) 조직의 연구를 할 수있는 고도 조정 가능한 모델 시스템을 제공정적 또는 주기적 변형. 조직 구조는 구조의 모든 콜라겐 내생 것을 보장 섬유소 기반으로하고 있습니다. 구조의 셀 콜라겐 조직은 시각, 그리고 내부 참조 시스템은 우리가 시간 경과 분석을위한 세포와​​ 콜라겐 구조를 재배치 할 수 있습니다. 이러한 세포는 기초하여 향상된 여분의 세포 매트릭스 생산 및 엔지니어링 심장 혈관 조직 7 매트릭스와 우리의 설립을 사용 개조 할 수있는 능력에 대한 알려져 있기 때문에이 프로토콜에서 우리는, 인간 베나 Saphena 세포 (HVSCs)를위한 모델 시스템의 사용을 설명합니다 드 Jonge 등. 8 일에

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture plastic</td>
			<td>Greiner</td>
			<td></td>
			<td>Includes culture flasks and pipettes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced DMEM</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12491</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Greiner</td>
			<td>758075</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10378016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMax</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elastomer and curing agent</td>
			<td>Dow Corning Corporation</td>
			<td>3097358-1004</td>
			<td>Silastic MDX 4-4210#</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Velcro</td>
			<td>Regular store</td>
			<td></td>
			<td>You can buy this at a regular store, only use the soft side</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioflex culture plates</td>
			<td>Flexcell Int</td>
			<td>BF-3001U</td>
			<td>Untreated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Ascorbic Acid 2-phosphatase</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A8960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#949;-Amino Caproic Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D7754</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine thrombin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T4648</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine fibrinogen</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F8630</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.45 syringe filter</td>
			<td>Whatmann (Schleicher and Scheul)</td>
			<td>10462100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene microspheres</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F-8829</td>
			<td>Blue fluorescent, 10 &#956;m diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexcell FX-4000T</td>
			<td>Flexcell Int</td>
			<td></td>
			<td>Includes rectangular loading posts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Tracker Orange</td>
			<td>Invitrogen Molecular Probes</td>
			<td>C2927</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CNA35-OG488</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Cordially provided by the Laboratory for Macromolecular and Organic Chemistry, Department of Biomedical Engineering, Eindhoven University of Technology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal laser scanning microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>LSM 510 Meta laser scanning microscope and Two-Photon-LSM mode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amphotericin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15290-018</td>
			<td>Needed for cell isolation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

engineering fibrin-based tissue constructs from myofibroblasts and application of constraints and strain to induce cell and collagen reorganization

콜라겐 함량과 콜라겐 조직 개발 조직은 지방 조직의 긴장과 조직의 제약 조건에 의해 영향을받을 수있다. 조직 엔지니어는 미리 정의 된 콜라겐 구조와 조직을 만들려면 다음 원칙을 사용하는 것을 목표로하고 있습니다. 최종 조직 구조를 제어하는​​ 콜라겐 리모델링의 정확한 기본 프로세스의 완전한 이해는, 그러나, 부족이다. 특히, 약간은 조직의 기계적 부하 조건 변화에 따라 콜라겐 섬유의 (재) 방향에 대한 알려져있다. 우리는 더 콜라겐을 명료하게, 이축이 제한된 근섬유-시드 섬유소 구조로 구성된 체외 모델 시스템을 개발 I 님의 질문에 (재) 방향) 단축 정적 하중 조건 및 II에 이축 복귀) 이축 - 제약의주기 단축 하중은 FlexCell의 FX4000T 로딩 장치의 사용과, 방향로드의 변화 전후의 구조. 시간 경과 공 촛점 이미징은 vi를하는 데 사용됩니다비파괴 방식으로 콜라겐 (재) 방향을 sualize. 구조의 셀 콜라겐 조직은 실시간으로 시각화 할 수 있으며, 내부 참조 시스템은 우리가 시간 경과 분석을위한 세포와​​ 콜라겐 구조를 재배치 할 수 있습니다. 모델 시스템의 다양한 측면은 세포의 소스 또는 건강하고 병에 걸린 세포의 사용과 같이 조정할 수 있습니다. 첨가물 예를 MMPs를 추가 또는 인테그린을 ​​차단하는으로, 더 메커니즘을 기본 콜라겐 리모델링을 명료하게 할 수 있습니다. 구조의 모양과 크기는 쉽게 세포와 콜라겐 (재) 조직을 연구하는 고도 조정 가능한 모델 시스템의 결과로, 특정 요구에 적용 할 수 있습니다.

이 모델 시스템은 배양 근섬유 - 시드 섬유소 젤 수 있습니다. 그림 1A 정적 이축 제약 조건 첫 번째 배양 조직을 보여줍니다. 조직의 제약 단축 정적 제약 조건을 만들려면 두 가지 조건에서 섬유소 젤을 절단하여 발표 및 조직 압축 및 후 개조 (그림 1A)입니다. 주기적인 변형의 경우, 조직은뿐만 아니라 정적 이축 제약 조건 하에서 배양한다. 후에 5 일주기 단축 스트레인?...

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Engineering Fibrin-based Tissue Constructs from Myofibroblasts and Application of Constraints and Strain to Induce Cell and Collagen Reorganization

이 모델 시스템은 비파괴 방식으로 내생 콜라겐 (재) 조직 리얼 타임으로 공부하는 데 사용할 수있는 근섬유 채워진 섬유소 젤에서 시작됩니다. 모델 시스템은 서로 다른 세포 소스, 중간 첨가제와 함께 사용할 수있는, 매우 조정할 수 있으며, 특정 요구에 쉽게 적용 할 수 있습니다.

엔지니어링 섬유소 기반 조직의 면역 조직 및 제약 조건의 적용에서 생성하고 세포와 콜라겐 (재) 조직을 유도하는 스트레인

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

자기 조립 셀룰러이 Biomechanical 분석 및 조직 공학을위한 셀 유래 조직 반지를 조작하는 감독

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

연구

생체공학

Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation

전기 자극의 손쥐 Myoblast의 전구 세포 및 응용에서 공학 골격근 조직도

Engineered muscle tissues can be used for several different purposes, which include the production of tissues for use as a disease model in vitro, e.g. to ...

Tissue Engineering of Tumor Stromal Microenvironment with Application to Cancer Cell Invasion

암 세포의 침략에 응용 프로그램을 사용하여 종양의 기질 미시의 조직 공학

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

혈관 조직 재생을위한 엔지니어링 3D Cellularized 콜라겐 젤

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

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

샌드위치 같은 미세 환경은 셀 / 재료의 상호 작용을 활용하는

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

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높은 처리량 단일 세포의 분리 및 문화를위한 미세 유체 플랫폼

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

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In vitro experiments are essential to understand biological mechanisms; however, the gap between monolayer tissue culture and human physiology is large, ...

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재조합 콜라겐 나 세포 확장과 생물에 셀 납품 시스템으로 그들의 잠재적인 사용에 대 한 펩 티 드 Microcarriers 모델

Tissue engineering is a promising field, focused on developing solutions for the increasing demand on tissues and organs regarding transplantation ...

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큰 힘줄 결함을 복구하는 조직 엔지니어링 콜라겐 이식과 새로운 테노르래피 봉합사 기술

Surgical management of large tendon defects with tendon grafts is challenging, as there are a finite number of sites where donors can be readily ...

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인쇄 3D 세포 -라덴 췌장 조직 구성을 인쇄를위한 췌장 조직 유래 세포 외 매트릭스 바이오 잉크

The transplantation of pancreatic islets is a promising treatment for patients who suffer from type 1 diabetes accompanied by hypoglycemia and secondary ...