Name: electrospun fibrous scaffolds of poly(glycerol-dodecanedioate) for engineering neural tissues from mouse embryonic stem cells
Uploaded: 2014-06-18T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells at JoVE.com

Dette arbejde blev udført ved hjælp af faciliteterne i Biomedical Engineering Department ved Florida International University.

1.. Electrospinning Collector Setup <ol><li> Skær aluminiumsfolie i et rektangulært stykke. </li><li> Fold rektangulært stykke ind i en rektangulær strimmel, og vedhæft det vinkelret på en flad metalplade med tape (Figur 1). Bemærk: Størrelsen på fibermåtten afhænger af længden og bredden af ​​strimlen. Således kan striben dimensioner justeres efter behov. </li></ol> 2.. Polymeropløsning Fremstilling <ol><li> Bland glycerol og dodecandisyre (DDA) i 1:1 molfo...

<ol>
	<li>Migneco, F., Huang, Y. -. C., Birla, R. K., Hollister, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly+(glycerol-dodecanoate),+a+biodegradable+polyester+for+medical+devices+and+tissue+engineering+scaffolds.">Poly (glycerol-dodecanoate), a biodegradable polyester for medical devices and tissue engineering scaffolds.</a> Biomaterials. 30, 6479-6484 (2009).</li><li>Reneker, D. H., Yarin, A. 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+jets+and+polymer+nanofibers.">Electrospinning jets and polymer nanofibers.</a> Polymer. 49, 2387-2425 (2008).</li><li>Wang, Y., Ameer, G. A., Sheppard, B. J., 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=A+tough+biodegradable+elastomer.">A tough biodegradable elastomer.</a> Nature biotechnology. 20, 602-606 (2002).</li><li>Panunzi, S., De Gaetano, A., Mingrone, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approximate+linear+confidence+and+curvature+of+a+kinetic+model+of+dodecanedioic+acid+in+humans.">Approximate linear confidence and curvature of a kinetic model of dodecanedioic acid in humans.</a> American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism. 289, (2005).</li><li>Park, 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=Apparatus+for+preparing+electrospun+nanofibers:+designing+an+electrospinning+process+for+nanofiber+fabrication.">Apparatus for preparing electrospun nanofibers: designing an electrospinning process for nanofiber fabrication.</a> Polymer Internationa l. 56, 1361-1366 (2007).</li><li>Barnes, C. P., Sell, S. A., Boland, E. D., Simpson, D. G., 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=Nanofiber+technology:+designing+the+next+generation+of+tissue+engineering+scaffolds.">Nanofiber technology: designing the next generation of tissue engineering scaffolds.</a> Advanced drug delivery reviews. 59, 1413-1433 (2007).</li><li>Li, W. -. J., Mauck, R. L., Tuan, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibrous+scaffolds:+production,+characterization,+and+applications+for+tissue+engineering+and+drug+delivery.">Electrospun nanofibrous scaffolds: production, characterization, and applications for tissue engineering and drug delivery.</a> Journal of Biomedical Nanotechnology. 1, 259-275 (2005).</li><li>Pham, Q. P., Sharma, U., Mikos, A. G. <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+polymeric+nanofibers+for+tissue+engineering+applications:+a+review.">Electrospinning of polymeric nanofibers for tissue engineering applications: a review.</a> Tissue engineering. 12, 1197-1211 (2006).</li><li>Lim, S. H., Mao, H. -. Q. <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+stem+cell+engineering.">Electrospun scaffolds for stem cell engineering.</a> Advanced drug delivery reviews. 61, 1084-1096 (2009).</li><li>Lowery, J. L., Datta, N., Rutledge, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+fiber+diameter,+pore+size+and+seeding+method+on+growth+of+human+dermal+fibroblasts+in+electrospun+poly+(epsilon-caprolactone)+fibrous+mats.">Effect of fiber diameter, pore size and seeding method on growth of human dermal fibroblasts in electrospun poly (epsilon-caprolactone) fibrous mats.</a> Biomaterials. 31, 491-504 (2010).</li><li>Tillman, B. 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=The+in+vivo+stability+of+electrospun+polycaprolactone-collagen+scaffolds+in+vascular+reconstruction.">The in vivo stability of electrospun polycaprolactone-collagen scaffolds in vascular reconstruction.</a> Biomaterials. 30, 583-588 (2009).</li><li>Ju, Y. M., Choi, J. S., Atala, A., Yoo, J. J., Lee, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bilayered+scaffold+for+engineering+cellularized+blood+vessels.">Bilayered scaffold for engineering cellularized blood vessels.</a> Biomaterials. 31, 4313-4321 (2010).</li><li>McCullen, S. 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=In+situ+collagen+polymerization+of+layered+cell-seeded+electrospun+scaffolds+for+bone+tissue+engineering+applications.">In situ collagen polymerization of layered cell-seeded electrospun scaffolds for bone tissue engineering applications.</a> Tissue Engineering Part C: Methods. 16, 1095-1105 (2010).</li></ol>

Begrænsningerne af simple samlere eller kompleksiteten i roterende samlere, der i øjeblikket anvendes til electrospinning øge begrænsning for at opnå den ønskede længde og størrelsen af ​​fiber mat for nogle programmer. Derudover overfører fibre fra jorden solfanger til kulturen parabol eller andre substrater er en udfordring 5.. , En nydesignet opkøber, gøres blot ved at fastgøre en aluminiumsfolie strimmel til jordet opkøber, var i stand til at opnå store størrelse fibermåtter op til 10 ...

Electrospinning er en af ​​de effektive behandling metoder til at producere mikro-til-nanometer størrelse fiber stillads. Det grundlæggende princip i electrospinning indebærer en Taylor kegle af løsning, der afholdes på åbningen af ​​en nål ved at anvende høj spænding mellem spidsen af ​​nålen og en jordet samler. Når den elektrostatiske frastødning i løsningen overvinder overfladespændingen er et opladet fluidstråle skubbet ud af nålespidsen, rejser gennem luften med opløsningsmiddel fordampning, og endelig deponeres på jordet solfanger. Sprøjtepumpen tilvejebringer en kontinuerlig strøm af opløsningen kommer ud fra spindedysen, og dermed flere kopier af Electrospun fibre kan fremstilles inden for en kort periode. Under forlader spindedysen at ankomme til opkøber, vil opkrævet jet gennemgå stretching og piskning i henhold til en række parametre, der omfatter viskositeten og overfladespændingen af ​​polymere løsning, de elektrostatiskec kraft i opløsningen, og interaktionen af eksterne elektriske felt, osv. 2.. I elektrospinningsprocessen, en opkøber fungerer som et ledende substrat, hvor mikro-til-nanometer fibre kan deponeres. I denne undersøgelse blev en ny type fibre samler designet til at opnå fibermåtter med den ønskede størrelse (længde x bredde). Traditionelt er aluminiumfolie anvendes som en samler, men det er vanskeligt at overføre fibrene fra den flade overflade til et andet substrat. Vanskeligheden ved at høste en intakt fiber måtten fra en traditionel solfanger skyldes primært det faktum, at Electrospun fibre vedhæfte kraftigt til opkøber overflade. , Modificerede vi derfor samleren ved at folde et stykke aluminiumsfolie i en rektangulær strimmel og fastgørelse af den vinkelret på en flad metalplade. De Electrospun fibre strækkes over området mellem spidsen af ​​strimlen og metalpladen, som let kan overføres til en anden Substrate. Interessen for termisk tværbundet elastomere polymerer er hastigt voksende på grund af den banebrydende arbejde af Robert Langer gruppe, som introducerede poly (glycerol sebacate) (PGS), en polyester, som er analog med vulkaniseret gummi i 2002 3. Svarende til PGS har vi med succes udviklet poly (glycerol-dodecanoat) (PGD) ved termisk kondensation af glycerol og dodecandisyre og demonstreret sin unikke form hukommelse ejendom 1. I modsætning stivere syntetiske materialer poly (hydroxyl-butyrat) eller poly (L-lactid) (Young moduli på 250 MPa og 660 MPa, henholdsvis), PGD udviser elastomere egenskab som gummi, med en Youngs modul på 1,08 MPa, når temperaturen er over 37 ° C, som er en tæt match til in situ perifer nerve (0,45 MPa). Desuden PGD er biologisk nedbrydelige og nedbrydningstiden kan finjusteres ved at variere forholdet af glycerol og dodecandisyre. Dodecandisyre er en tolv-carbon subholdning med to terminale carboxylgrupper, HOOC (CH2) 10 COOH. Selv nummererede dicarboxylsyrer som sebacinsyre og dodecandisyre kan metaboliseres til acetyl-CoA og indtast tricarboxylsyre (TCA) / (citronsyre) cyklus. Den metaboliske produkt af dicarboxylsyrer, succinyl-CoA, er en gluconeogenetic forløber og mellemliggende TCA cyklus 4. Således nogle undersøgelser tydet på, at de kunne anvendes som alternativt brændstof substrat til enteral og parenteral ernæring, især i de patologiske tilstande. Desuden PGD udviser unikke formhukommelse fordi dens glasovergangstemperatur er 31 ° C, således at det viser forskellige mekaniske egenskaber ved stuetemperatur og ved legemstemperatur. I sum, PGD er biologisk nedbrydeligt, biokompatible, udstiller unikke elastiske egenskaber med mekaniske egenskaber svarende til nervevæv; derfor er et egnet materiale til nervevæv ingeniørmæssige anvendelser. I denne protokol, det electrospunlange fibre spænder et stort depositum område blev fremstillet via det nydesignede indsamler fra PGD. Fiberen stilladser kan understøtte mus pluripotente stamceller vækst og differentiering.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="729">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Glycerol</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">G7757</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Dodecanedioic acid</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D1009</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Gelatin</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D1890</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Poly (ehtylene oxide) (PEO)</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">182028</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Riboflavin</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">132350250</td>
			<td style="width:167px;">0.10%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Mouse embryonic stem cells</td>
			<td style="width:175px;">GlobalStem</td>
			<td style="width:119px;">GSC-5002</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Matrigel</td>
			<td style="width:175px;">Becton Dickinson</td>
			<td style="width:119px;">356234</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">DMEM/F12</td>
			<td style="width:175px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:119px;">SH30272.02</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">N2 supplement&#160;</td>
			<td style="width:175px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">17502048</td>
			<td style="width:167px;">1%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">FGF2</td>
			<td style="width:175px;">Stemgent</td>
			<td style="width:119px;">03-0002</td>
			<td style="width:167px;">10ng/ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Accutase</td>
			<td style="width:175px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">A11105-01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td style="width:175px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">10010-031&#160;</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Resazurin fluorescence dye&#160;</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">62758-13-8&#160;</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">SV Total RNA Isolation System</td>
			<td style="width:175px;">Promega</td>
			<td style="width:119px;">Z3100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">GoScript Reverse Transcription System</td>
			<td style="width:175px;">Promega</td>
			<td style="width:119px;">A5000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">GoTaq&#129; qPCR Master Mix</td>
			<td style="width:175px;">Promega</td>
			<td style="width:119px;">A6001</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Syringe pump&#160;</td>
			<td style="width:175px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">14-831-200</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:268px;">High voltage power source&#160;</td>
			<td style="width:175px;">Spellman High Voltage Electronics Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">SL30</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">UV light</td>
			<td style="width:175px;">Philips</td>
			<td style="width:119px;">308643</td>
			<td style="width:167px;">15W/G15T8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Synergy HT Multi-Mode Microplate Reader</td>
			<td style="width:175px;">BioTek</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Perkin Elmer GeneAmp PCR System 9600</td>
			<td style="width:175px;">Perkin Elmer</td>
			<td style="width:119px;">8488</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">StepOne Real-time PCR System</td>
			<td style="width:175px;">Applied Biosystems</td>
			<td style="width:119px;">4376357</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrospun fibrous scaffolds of poly(glycerol-dodecanedioate) for engineering neural tissues from mouse embryonic stem cells

For vævsdyrkningsapplikationer, forberedelse af biologisk nedbrydelige og biokompatible stilladser er den mest ønskelige, men udfordrende opgave. Blandt de forskellige fremstillingsmetoder, electrospinning er den mest attraktivt på grund af sin enkelhed og alsidighed. Derudover Electrospun nanofibre efterligne størrelsen af ​​naturlig ekstracellulær matrix, hvilket sikrer yderligere støtte til celleoverlevelse og vækst. Denne undersøgelse viste, at levedygtigheden af fremstillingen af lange fibre, der spænder over et større indbetaling område for en hidtil ukendt biologisk nedbrydelig og biokompatibel polymer navnet poly (glycerol-dodecanoat) (PGD) 1 under anvendelse af en nyudviklet kollektor til electrospinning. PGD ​​udviser unikke elastiske egenskaber med lignende mekaniske egenskaber til nervevæv, derfor er det velegnet til neurale vævsdyrkningsapplikationer. Syntesen og fabrikation set-up for at gøre fibrøse stilladser materialer var enkel, meget reproducerbar, og billig. I biokompatibilitetafprøvning, kunne celler fra mus embryonale stamceller overholde og vokse på Electrospun PGD fibre. Sammenfattende denne protokol, forudsat en alsidig fabrikation metode til at gøre PGD Electrospun fibre til at understøtte væksten af ​​musen embryonale stamceller afledte neurale afstamningsceller.

De væsentligste komponenter i elektrospinningsprocessen er vist i fig. 1. En stor størrelse fibermåtte blev typisk opnået ved vinkelret fastgjort aluminiumfolie strimler og en flad metalplade. Figur 2 viser samleren design og elektrospinningsprocessen fibermåtte. Bredden og længden kan justeres til forskellige applikationer. Længden af ​​fiberen fremstillet med PGD polymer og basal opløsningsblanding er op til 10 cm. Morfologi Electrospun fibre er vist i fig. 3.</str...

Watch this Scientific Journal Video about Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells at JoVE.com

Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Syntese og fremstilling af Electrospun lange fibre spænder over en større indbetaling området via en nydesignet indsamler fra en roman biologisk nedbrydelig polymer kaldet poly (glycerol-dodecanoat) (PGD) blev rapporteret. Fibrene var i stand til at understøtte væksten af ​​celler fra mus pluripotente stamceller.

Electrospun Fiber Stilladser af poly (glycerol-dodecanedioate) for Engineering Neural væv fra mus embryonale stamceller

For tissue engineering applications, the preparation of biodegradable and biocompatible scaffolds is the most desirable but challenging task. &#160;Among ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electrospun Fibrous Scaffolds of Poly(glycerol-dodecanedioate) for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

Cardiovascular disease is one of the leading cause of mortality in the US and especially, coronary artery disease increases with an aging population and ...

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Udarbejdelse af 3D Fibrin stilladser til Stem celledyrkningsapplikationer

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Postproduktion Behandling af Electrospun Fibre til Tissue Engineering

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

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

Engineering skeletmuskel Væv fra murine myoblast progenitorceller og anvendelse af elektrisk stimulering

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 ...

Electrospinning Growth Factor Releasing Microspheres into Fibrous Scaffolds

Electrospinning Growth Factor Releasing Mikrosfærer i Fiber Stilladser

This procedure describes a method to fabricate a multifaceted substrate to direct nerve cell growth.  This system incorporates mechanical, topographical, ...

Optimizing Attachment of Human Mesenchymal Stem Cells on Poly(&#949;-caprolactone) Electrospun Yarns

Optimizing Attachment of Human Mesenchymal Stem Cells on PolyÃƒÅ½Ã‚Âµ-caprolactone Electrospun Yarns

Optimering Binding af humane mesenchymstamceller på Poly (ε-caprolacton) elektrospundne Garn

Research into biomaterials and tissue engineering often includes cell-based in vitro investigations, which require initial knowledge of the starting cell ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

Elektrospundne Nanofiber Stilladser med inddeling i Fiber Organization

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

Generation of ESC-derived Mouse Airway Epithelial Cells Using Decellularized Lung Scaffolds

Generation af ESC-afledt Mouse Airway epitelceller Brug decellulariserede Lung Stilladser

Lung lineage differentiation requires integration of complex environmental cues that include growth factor signaling, cell-cell interactions and ...

Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Mikrofluid Bioprinting for Engineering vaskulariserede væv og Organoids

Engineering vascularized tissue constructs and organoids has been historically challenging. Here we describe a novel method based on microfluidic ...

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

To metoder til Decellularization af plantevæv til Tissue Engineering applikationer

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor ...