Name: human cartilage tissue fabrication using three-dimensional inkjet printing technology
Uploaded: 2014-06-10T13:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology at JoVE.com

Forfatterne ønsker å takke våre fra New York Capital Region Forskning Alliance Grant.

En. Bioprinting Platform Etablering Skriveren modifikasjon var basert på en HP Deskjet 500 termisk blekkskriver og HP 51626A svart blekkpatron. <ol><li> Fjern den øverste plastdekselet på skriveren og forsiktig løsne kontrollpanelet fra dekselet. </li><li> Løsne de tre kablene mellom skriveren øverste delen og basen. Fjern skriverens toppdelen fra basen. </li><li> På skriver øverste delen, fjern den lille plast og gummi tilbehør (rengjøring av skrivehodet system) på høyre side ...

<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>

Denne 3D bioprinting system med samtidig fotopolymerisasjon kapasitet gir en betydelig større utskriftsoppløsning enn de beste tidligere rapportert metode for in situ utskrift av osteochondral defekter ved hjelp av sprøyte ekstrudert celle alginat hydrogel 16. Høyere oppløsning er spesielt kritisk for brusk tissue engineering å gjenopprette den anatomiske brusk sone organisasjon. Samtidig fotopolymerisasjon under lag-på-lag montering er avgjørende for å opprettholde presis deponering av cell...

Bioprinting basert på termisk blekkutskrifter er en av de mest lovende teknologiene innen tissue engineering og regenerativ medisin. Med digital kontroll og høy gjennomstrømning hodene celler, stillas, og vekstfaktorer kan være nøyaktig avsatt på det ønskede to-dimensjonale (2D), og tre-dimensjonale (3D) posisjoner hurtig. Mange vellykkede applikasjoner har blitt oppnådd ved hjelp av denne teknologien i tissue engineering og regenerativ medisin 1-9. I denne utredningen, ble en bioprinting plattform etablert med en modifisert Hewlett-Packard (HP) Deskjet 500 termisk blekkskriver og en samtidig fotopolymerisasjon system. Syntetiske hydrogeler formulert fra poly (etylenglykol) (PEG), har vist at kapasiteten til å opprettholde levedyktighet og chondrocyttransplantasjon fremme chondrogenic ECM produksjon 10,11. I tillegg er photocrosslinkable PEG lett oppløselig i vann med lav viskositet, noe som gjør den ideell for samtidig polymerrization under 3D bioprinting. I denne utredningen, menneskelige chondrocytes suspendert i poly (etylen) glykol diacrylate (PEGDA; MW 3400) ble nettopp trykt å konstruere neocartilage lag-på-lag med 1400 dpi i 3D-oppløsning. Homogen fordeling av avsatt celler i en 3D-stillaset ble observert, noe som ble generert bruskvev med gode mekaniske egenskaper og forbedret ECM-produksjon. I motsetning til dette, ved manuell fabrikasjon cellene samlet på bunnen av gelen i stedet for de innledningsvis avsatt posisjoner som følge av langsommere stillaset polymerisasjon, noe som førte til inhomogene bruskdannelse etter dyrkning 2,3.

<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, som er basert på termisk blekkutskrifter, er en av de mest attraktive brytende teknologi innen tissue engineering og regenerativ medisin. Med digital kontrollceller, stillaser, og vekstfaktorer kan være nøyaktig avsatt på det ønskede to-dimensjonale (2D), og tre-dimensjonale (3D) steder raskt. Derfor er denne teknologien en ideell tilnærming til å dikte vev etterligne sine opprinnelige anatomiske strukturer. For å ingeniør brusk med innfødte sone organisasjon, ekstracellulære matrise sammensetning (ECM), og mekaniske egenskaper, utviklet vi en bioprinting plattform å bruke en kommersiell blekkskriver med samtidig fotopolymerisasjon stand for 3D brusk tissue engineering. Menneskelige kondrocytter suspendert i poly (etylenglykol)-diakrylat (PEGDA) ble trykket på 3D neocartilage konstruksjon via lag-for-lag sammenstillingen. De trykte celler ble fastsatt til sine opprinnelige avsatt stillinger, støttet av omgiunding stillaset samtidig fotopolymerisasjon. De mekaniske egenskapene til det trykte vev var lik den opprinnelige brusk. Sammenlignet med konvensjonelle vev fabrikasjon, som krever lengre UV-eksponering, levedyktighet av de trykte celler med samtidig fotopolymerisasjon var betydelig høyere. Trykket neocartilage oppviste utmerket glykosaminoglykan (GAG) og kollagen type II-produksjon, noe som var i samsvar med genekspresjon. Derfor er denne plattformen ideell for nøyaktig celle distribusjon og tilrettelegging for anatomisk tissue engineering.

Den modifiserte termisk blekkskriver var i stand for celle-og stillas deponering ved høy gjennomstrømming og utmerket celle levedyktighet. Kombinere med samtidig fotopolymerisasjon og lysfølsomme biomaterialer, er denne teknologien i stand til å fikse celler og andre trykte stoffer til opprinnelig avsatt steder. Ifølge egenskapene til den modifiserte termisk blekkskriver, 2D-oppløsning var 300 dpi med en enkelt blekkdråpevolum på 130 pl. Det er 50 avfyrings dyser i hvert skrivehode med 3,6 kHz avfyringsfrekvens ...

Watch this Scientific Journal Video about Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology at JoVE.com

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Menneskelig bruskvev Fabrication Bruke Tredimensjonal Inkjet Printing Technology

Metodene som beskrives i denne artikkelen viser hvordan du kan konvertere en kommersiell blekkskriver inn en bioprinter med samtidig UV polymerisasjon. Skriveren er i stand til å konstruere 3D vev struktur med celler og biomaterialer. Studien viste her konstruert en 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

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Planar og tredimensjonale Trykking av Conductive blekk

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

Generering av en Tredimensjonal Full Tykkelse hudekvivalent og Automated såret

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

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

Tredimensjonal Biomimetic Technology: Novel Biorubber Oppretter Defined mikro- og makroskala arkitektur i Kollagen Hydrogeler

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

Fabrication of Inverted Colloidal Crystal Poly(ethylene glycol) Scaffold: A Three-dimensional Cell Culture Platform for Liver Tissue Engineering

Fabrication of Inverted Colloidal Crystal Polyethylene glycol Scaffold: A Three-dimensional Cell Culture Platform for Liver Tissue Engineering

Fabrikasjon av invertert Kolloidalt Crystal Poly (etylenglykol) Stillas: En Tredimensjonal Cell Culture plattform for Liver Tissue Engineering

The ability to maintain hepatocyte function in vitro, for the purpose of testing xenobiotics&#39; cytotoxicity, studying virus infection and developing ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Fabrikasjon av Tredimensjonal Papirbaserte mikrofluid Enheter for immunologiske

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional PolyÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Âµ-caprolactone Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Smelt Electrospinning skriving av tredimensjonale Poly(ε-caprolactone) stillaser med kontrollerbar Morphologies for Tissue Engineering programmer

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

Culturing Mammalian Cells in Three-dimensional Peptide Scaffolds

Dyrking pattedyrceller i tredimensjonale peptid stillaser

A useful technique for culturing cells in a self-assembling nanofiber three-dimensional (3D) scaffold is described. This culture system recreates an ...

Three-dimensional Printing of Thermoplastic Materials to Create Automated Syringe Pumps with Feedback Control for Microfluidic Applications

Tredimensjonale utskrift av termoplastisk materiale å lage automatiserte sprøyte pumper med tilbakemelding kontroll for Microfluidic applikasjoner

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic ...

Fabrication of Decellularized Cartilage-derived Matrix Scaffolds

Fabrikasjon av Decellularized brusk-avledet Matrix stillaser

Osteochondral defects lack sufficient intrinsic repair capacity to regenerate functionally sound bone and cartilage tissue. To this extent, cartilage ...

Pancreatic Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioink for Printing 3D Cell-Laden Pancreatic Tissue Constructs

Bukspyttkjertelen tissue-avledet ekstracellulære Matrix Bioink for utskrift 3D Cell-Laden bukspyttkjertelen vev konstruksjoner

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