Name: human cartilage tissue fabrication using three-dimensional inkjet printing technology
Uploaded: 2014-06-10T13:45:00
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Die Autoren möchten die Unterstützung von der New York Capital Region Research Alliance Grants anzuerkennen.

1. Bioprinting Platform Gründung Der Drucker Modifikation wurde auf einem HP Deskjet 500 Thermo-Inkjet-Drucker und HP 51626A schwarz Tintenpatrone basiert. <ol><li> Entfernen Sie die obere Plastikabdeckung des Druckers und vorsichtig lösen das Bedienfeld aus dem Cover. </li><li> Lösen Sie die drei Kabelverbindungen zwischen Drucker oberen Teil und Basis. Entfernen Sie die Drucker oberen Teil von der Basis. </li><li> Auf dem oberen Teil Drucker, entfernen Sie den kleinen Kunststoff-und G...

<ol>
	<li>Cui, X., Boland, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+microvasculature+fabrication+using+thermal+inkjet+printing+technology.">Human microvasculature fabrication using thermal inkjet printing technology.</a> Biomaterials. 30, 6221-6227 (2009).</li><li>Cui, X., Breitenkamp, K., Finn, M. G., Lotz, M., D'Lima, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+human+cartilage+repair+using+three-dimensional+bioprinting+technology.">Direct human cartilage repair using three-dimensional bioprinting technology.</a> Tissue Eng Part A. 18, 1304-1312 (2012).</li><li>Cui, X., Breitenkamp, K., Lotz, M., D'Lima, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synergistic+action+of+fibroblast+growth+factor-2+and+transforming+growth+factor-beta1+enhances+bioprinted+human+neocartilage+formation.">Synergistic action of fibroblast growth factor-2 and transforming growth factor-beta1 enhances bioprinted human neocartilage formation.</a> Biotechnol. Bioeng. 109, 2357-2368 (2012).</li><li>Cui, X., Breitenkamp, K., Finn, M. G., Lotz, M., Colwell, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+human+cartilage+repair+using+thermal+inkjet+printing+technology.">Direct human cartilage repair using thermal inkjet printing technology.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 19, (2011).</li><li>Cui, X., Boland, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+deposition+of+human+microvascular+endothelial+cells+and+biomaterials+for+human+microvasculature+fabrication+using+inkjet+printing.">Simultaneous deposition of human microvascular endothelial cells and biomaterials for human microvasculature fabrication using inkjet printing.</a> NIP24/digital Fabrication 2008: 24th International Conference on Digital Printing Technologies, Technical Program and Proceedings. 24, 480-483 (2008).</li><li>Cui, X., Dean, D., Ruggeri, Z. M., Boland, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+damage+evaluation+of+thermal+inkjet+printed+Chinese+hamster+ovary+cells.">Cell damage evaluation of thermal inkjet printed Chinese hamster ovary cells.</a> Biotechnol. Bioeng. 106, 963-969 (2010).</li><li>Cui, X., Hasegawa, A., Lotz, M., D'Lima, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structured+three-dimensional+co-culture+of+mesenchymal+stem+cells+with+meniscus+cells+promotes+meniscal+phenotype+without+hypertrophy.">Structured three-dimensional co-culture of mesenchymal stem cells with meniscus cells promotes meniscal phenotype without hypertrophy.</a> Biotechnol. Bioeng. 109, 2369-2380 (2012).</li><li>Cui, X., Gao, G., Qiu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+myotube+formation+using+bioprinting+technology+for+biosensor+applications.">Accelerated myotube formation using bioprinting technology for biosensor applications.</a> Biotechnol. Lett. 35, 315-321 (2013).</li><li>Cui, X., Boland, T., D'Lima, D. D., Lotz, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+inkjet+printing+in+tissue+engineering+and+regenerative+medicine.">Thermal inkjet printing in tissue engineering and regenerative medicine.</a> Recent Pat Drug Deliv Formul. 6, 149-155 (2012).</li><li>Bryant, S. J., 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=Hydrogel+properties+influence+ECM+production+by+chondrocytes+photoencapsulated+in+poly(ethylene+glycol)+hydrogels.">Hydrogel properties influence ECM production by chondrocytes photoencapsulated in poly(ethylene glycol) hydrogels.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 59, 63-72 (2002).</li><li>Elisseeff, 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=Photoencapsulation+of+chondrocytes+in+poly(ethylene+oxide)-based+semi-interpenetrating+networks.">Photoencapsulation of chondrocytes in poly(ethylene oxide)-based semi-interpenetrating networks.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 51, 164-171 (2000).</li><li>Buskirk, W. 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=Development+of+A+High-Resolution+Thermal+Inkjet+Printhead.">Development of A High-Resolution Thermal Inkjet Printhead.</a> Hewlett-Packard Journal. 39, 55-61 (1988).</li><li>Harmon, J. P., Widder, 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=Integrating+the+Printhead+Into+the+HP+Deskjet+Printer.">Integrating the Printhead Into the HP Deskjet Printer.</a> Hewlett-Packard Journal. 39, 62-66 (1988).</li><li>Kim, T. K., 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=Experimental+model+for+cartilage+tissue+engineering+to+regenerate+the+zonal+organization+of+articular+cartilage.">Experimental model for cartilage tissue engineering to regenerate the zonal organization of articular cartilage.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 11, 653-664 (2003).</li><li>Sharma, B., 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=Designing+zonal+organization+into+tissue-engineered+cartilage.">Designing zonal organization into tissue-engineered cartilage.</a> Tissue Engineering. 13, 405-414 (2007).</li><li>Cohen, D. L., Lipton, J. I., Bonassar, L. J., Lipson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+for+in+situ+repair+of+osteochondral+defects.">Additive manufacturing for in situ repair of osteochondral defects.</a> Biofabrication. 2, (2010).</li></ol>

Diese 3D-Bioprinting System mit gleichzeitiger Photopolymerisation Kapazität bietet eine deutlich größere Druckauflösung als die besten zuvor berichtet Verfahren der In-situ Druck von osteochondralen Defekten mit Spritze extrudiert eine zelluläre Alginat-Hydrogel-16. Höhere Druckauflösung ist für die Knorpelgewebetechnik besonders wichtig, um die anatomischen Knorpel zonale Organisation wiederherzustellen. Gleichzeitige Photopolymerisation in Schicht-für-Schicht-Anordnung ist entscheidend, u...

Basierend auf Thermo-Inkjet-Druck Bioprinting ist eine der aussichtsreichsten Schlüsseltechnologien auf dem Gebiet des Tissue Engineering und der regenerativen Medizin. Mit Digitalsteuerung und einen hohen Durchsatz Druckköpfe Zellen, Gerüste und Wachstumsfaktoren kann präzise auf die gewünschte zweidimensionale (2D) aufgebracht werden und dreidimensionale (3D-) Positionen schnell. Viele erfolgreiche Anwendungen wurden mit dieser Technologie in Tissue Engineering und der regenerativen Medizin 9.1 erreicht. In dieser Arbeit wurde ein Bioprinting Plattform mit einer modifizierten Hewlett-Packard (HP) Deskjet 500 thermische Tintenstrahldrucker und einer gleichzeitigen Photopolymerisation System. Synthetische Hydrogele aus Poly (Ethylenglycol) (PEG) formuliert haben, die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung und Förderung der Lebensfähigkeit von Chondrozyten chondrogene ECM Produktion 10,11 gezeigt. Darüber hinaus ist photovernetzbares PEG in Wasser mit niedriger Viskosität, die es ideal für die gleichzeitige Polyme macht sehr gut löslichrization während der 3D-Bioprinting. In diesem Papier, humanen Chondrozyten in Poly (Ethylen) Glykoldiacrylat (PEGDA; 3.400 MW) suspendiert wurden gedruckt, um genau neocartilage Schicht-für-Schicht mit 1.400 dpi Auflösung in 3D zu konstruieren. Homogene Verteilung der abgeschiedenen Zellen in einem 3D-Gerüst beobachtet, die Knorpelgewebe mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und verbesserter ECM Produktion erzeugt. Hingegen in der manuellen Fertigung der Zellen am Boden des Gels statt ihrer anfänglich abgeschiedenen Positionen aufgrund langsamer Gerüst Polymerisation, die zu inhomogenen Knorpelbildung nach der Kultur akkumuliert 2,3 führte.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">HP Deskjet 500 thermal inkjet printer</td>
			<td style="width:221px;">Hewlett-Packard</td>
			<td style="width:195px;">C2106a</td>
			<td style="width:433px;">Discontinued. Purchased refurbished from internet vendor.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">HP black ink cartridge</td>
			<td style="width:221px;">Hewlett-Packard</td>
			<td style="width:195px;">51626a</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Ultraviolet lamp</td>
			<td style="width:221px;">UVP</td>
			<td style="width:195px;">B-100AP</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">UV light meter</td>
			<td style="width:221px;">General Tools</td>
			<td style="width:195px;">UV513AB</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Zeiss LSM 510 laser scanning microscope</td>
			<td style="width:221px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:195px;">LSM 510</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Dulbeccos Modified Eagles Medium (DMEM)</td>
			<td style="width:221px;">Mediatech</td>
			<td style="width:195px;">10-013</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Penicillin-streptomycin-glutamine (PSG)</td>
			<td style="width:221px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:195px;">10378-016</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Accutase cell dissociation reagent</td>
			<td style="width:221px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:195px;">A11105-01</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td style="width:221px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:195px;">10010-023</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Live/Dead viability/cytotoxicity Kit</td>
			<td style="width:221px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:195px;">L-3224</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA)</td>
			<td style="width:221px;">Glycosan Biosystems</td>
			<td style="width:195px;">GS700</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Irgacure 2959</td>
			<td style="width:221px;">Ciba Specialty Chemicals</td>
			<td style="width:195px;">I-2959</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:357px;">Human articular chondrocytes</td>
			<td style="width:221px;">Lonza</td>
			<td style="width:195px;">CC-2550</td>
			<td style="width:433px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

human cartilage tissue fabrication using three-dimensional inkjet printing technology

Bioprinting, die auf thermische Tintenstrahldruck basiert, ist einer der attraktivsten Technologien auf dem Gebiet des Tissue Engineering und der regenerativen Medizin. Mit digitalen Kontrollzellen, Gerüste und Wachstumsfaktoren genau auf die gewünschte zweidimensionale (2D) aufgebracht werden und dreidimensionale (3D) Stellen schnell. Daher ist diese Technologie ein idealer Ansatz, um Gewebe imitiert ihre Mutter anatomischen Strukturen herzustellen. Um mit nativen Knorpel zonale Organisation, Zusammensetzung der extrazellulären Matrix (ECM), und die mechanischen Eigenschaften zu konstruieren, entwickelten wir eine Bioprinting Plattform mit einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker mit gleichzeitiger Photopolymerisation Lage für 3D-Knorpel Tissue Engineering. Menschlichen Chondrozyten in Poly (ethylenglykol) diacrylat (PEGDA) suspendiert wurden für 3D neocartilage Konstruktion über Schicht-für-Schicht-Anordnung gedruckt. Die gedruckten Zellen wurden bei ihrer ursprünglichen hinterlegt Positionen fixiert, durch die Surro unterstütztunding Gerüst gleichzeitige Photopolymerisation. Die mechanischen Eigenschaften des Gewebes gedruckt waren ähnlich dem nativen Knorpel. Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsgewebe, die längere UV-Belichtung erfordert, die Lebensfähigkeit der Zellen bei gleichzeitiger gedruckt Photopolymerisation war signifikant höher. Gedruckt neocartilage zeigte eine hervorragende Glykosaminoglykan (GAG) und Kollagen-Typ-II-Produktion, die im Einklang mit Gen-Expression war. Daher ist diese ideale Plattform für die genaue Zellverteilung und Anordnung zur anatomischen Tissue Engineering.

Die modifizierte Thermo-Inkjet-Drucker der Lage war, für Zell-und Gerüst-Abscheidung bei hohem Durchsatz und exzellente Lebensfähigkeit der Zellen. Kombination mit gleichzeitiger Photopolymerisation und empfindlichen Biomaterialien, ist diese Technologie in der Lage, um die Zellen und andere Druck Substanzen zu den anfänglich abgeschiedenen Orten zu fixieren. Gemäß den Eigenschaften des modifizierten thermischer Tintenstrahldrucker der 2D Druckauflösung von 300 dpi mit einer einzigen Tintentropfenvolumen von 130 ...

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Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Menschliches Knorpelgewebe Herstellung unter Verwendung von dreidimensionalen Inkjet-Drucktechnologie

Die in diesem Beitrag beschriebenen Methoden zeigen, wie ein Handels Tintenstrahldrucker in eine Bioprinter mit gleichzeitiger UV-Polymerisation zu konvertieren. Der Drucker ist in der Lage, 3D-Konstruktion von Gewebestruktur mit Zellen und Biomaterialien. Die Studie zeigte hier konstruierte eine 3D neocartilage.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Forschung

Biotechnik

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