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 arbeidet ble utført ved bruk av fasilitetene på Biomedical Engineering Department ved Florida International University.

En. Electro Collector Setup <ol><li> Skjær aluminiumsfolie til et rektangulært stykke. </li><li> Brett rektangulært stykke inn i en rektangulær strimmel, og feste den vinkelrett på en flat metallplate med bånd (fig. 1). Merk: Størrelsen av fibermatten avhenger av lengden og bredden av strimmelen. Således kan strimmelen dimensjoner justeres etter behov. </li></ol> 2. Polymer Solution Forberedelse <ol><li> Bland glycerol og dodekandisyre syre (DDA) i 1:1 molart forhold ...

<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>

Begrensningene av enkle samlere eller kompleksiteten i roterende samlere som i dag brukes for electro øke begrensningen med å skaffe den ønskede lengden og størrelsen på fibermatte for enkelte programmer. I tillegg overfører fibre fra bakken kollektoren til kultur parabol eller andre underlag er en utfordring fem. I denne rapporten et nyutviklet samleren, gjøres ganske enkelt ved å legge en aluminiumfolie strimmel til den jordede samleren, var i stand til å oppnå store størrelse fibermatter opp til...

Electro er en av de effektive bearbeidingsmetoder for å produsere mikro-til-nanometerstørrelse fiber stillaser. Det grunnleggende prinsipp for elektrospinning omfatter en Taylor kjegle av løsningen som holdes ved åpningen av en nål ved å anvende høy spenning mellom spissen av nålen og en jordet kollektor. Når den elektrostatiske frastøtning i oppløsningen overvinner overflatespenningen, er et ladet fluidstråle slynget ut av nålspissen, beveger seg gjennom luften med oppløsningsmiddelavdamping, og endelig avsettes på jordet kollektor. Sprøytepumpen gir en kontinuerlig strøm av løsningen som kommer ut fra spinnevorte og dermed flere kopier av elektrospunnede fibre kan fremstilles i løpet av en kort tidsperiode. I løpet av forlater spinnevorte for å komme frem til samleren, vil det ladede jet gjennomgå strekking og pisket i henhold til et antall parametre som inkluderer viskositeten og overflatespenningen til polymerløsningen, den elektrostatiskc styrken i løsningen, og vekselvirkningen mellom det ytre elektriske felt, etc 2.. I electro prosessen, serverer en samler som en ledende substrat hvor mikro-til-nanometer fibre kan deponeres. I denne studien ble en ny type fiber kollektor er utformet for å oppnå fibermatter med den ønskede størrelse (lengde x bredde). Tradisjonelt er aluminiumfolie benyttes som kollektor, men det er vanskelig å overføre fibrene fra den flate overflaten til et annet substrat. Vanskeligheten med å høste en intakt fibermatte fra en tradisjonell kollektor skyldes hovedsakelig det faktum at den elektrospunnede fibrene feste seg sterkt til samlerens overflate. Derfor modifiseres vi samleren ved å brette et stykke av aluminiumfolie til en rektangulær strimmel, og feste den vinkelrett på en flat metallplate. De elektrospunnede fibrene er strukket på tvers i området mellom spissen av strimmelen, og metallplaten, noe som lett kan overføres til et annet substrate. Interessen for termisk krysskoblet elastomer polymerer vokser raskt på grunn av den banebrytende arbeidet til Robert Langer gruppe, som introduserte poly (glyserol sebacate) (PGS), en polyester som er analog til vulkanisert gummi i 2002 3. Likhet med PGS, vi har utviklet poly (glyserol-dodekanoat) (PGD) ved termisk kondensasjon av glyserol og dodekandisyre syre og demonstrert sin unike form minne eiendom 1. I motsetning stivere syntetiske materialer poly (hydrok-butyrat), eller poly (L-laktid) (Young-moduler over 250 MPa og 660 MPa, respektivt), PGD oppviser elastomere egenskapen som gummi, med en Youngs modulus på 1,08 MPa når temperaturen er over 37 ° C, som er godt i samsvar med in-situ perifere nerve (0,45 MPa). I tillegg er PGD biologisk nedbrytbart og nedbrytningstid kan finjusteres ved å variere forholdet mellom glycerol og dodekandisyre syre. Dodekandisyre syre er en tolv-karbon substilling med to terminale karboksylgrupper, HOOC (CH 2) 10 COOH. Selv nummererte dikarboksylsyrer som sebacinsyre og dodekandisyre syre kan metaboliseres til acetyl-CoA og angi trikarboksylsyre (TCA) / (sitronsyre) syklus. Den metabolske produkter av dikarboksylsyrer, succinyl-CoA, er en gluconeogenetic forløper, og mellomproduktet med TCA-syklus 4.. Således noen studier antydet at de kan benyttes som et alternativt brensel substrat for enteral og parenteral ernæring, spesielt i de patologiske tilstander. I tillegg oppviser PGD unike form-minne fordi dens glassovergangstemperatur er 31 ° C, slik at det viser forskjellige mekaniske egenskaper ved romtemperatur og ved kroppstemperatur. I sum er PGD biologisk nedbrytbart, biokompatible, viser unike elastiske egenskaper med mekaniske egenskaper som ligner på nerve vev; Derfor, er det et egnet materiale for nervevev tekniske anvendelser. I denne protokollen, den elektrospunnedelange fibre som spenner over et stort innskudd området ble fabrikkert via nydesignede samleren fra PGD. Fiber stillaser kan støtte muse pluripotent stamceller vekst og differensiering.

<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 tissue engineering applikasjoner, er utarbeidelsen av biologisk nedbrytbare og biokompatible stillaser den mest ønskelig, men utfordrende oppgave. Blant de forskjellige fremstillingsmetoder, er electro den mest attraktive en på grunn av sin enkelhet og fleksibilitet. I tillegg, elektrospunnede nanofibers ligner størrelsen av naturlige ekstracellulære matriks sikrer ytterligere støtte for celleoverlevelse og vekst. Denne studien viste at levedyktigheten til fremstilling av lange fibre som strekker seg over et større område innskudd for en ny nedbrytbar, og biokompatibel polymer heter poly (glycerol-dodekanoat) (PGD) en ved hjelp av en nylig utviklet oppsamler for electro. PGD ​​har unike elastiske egenskaper med tilsvarende mekaniske egenskaper til nervevevet, og dermed er det egnet for neural tissue engineering applikasjoner. Syntese og fabrikasjon oppsett for å lage fiberstillasmateriell var enkel, reproduserbar, og billig. I biokompatibilitettesting, celler avledet fra mus embryonale stamceller kan feste seg til og vokse på PGD elektrospunnede fibrene. I sammendraget, denne protokollen gitt en allsidig fabrikasjon metode for å gjøre PGD elektrospunnede fiber for å støtte veksten av musen embryonale stamceller avledet nevrale avstamning celler.

De viktigste komponenter av elektrospinning er vist i figur 1. En stor størrelse fibermatte ble typisk erholdt via vinkelrett festet aluminiumsfolie list og en flat metallplate. Figur 2 viser samleren utforming og electrofibermatte. Bredden og lengden kan justeres for forskjellige bruksområder. Lengden av fiberen laget med PGD polymer og basalløsningsblandingen er opp til 10 cm. Morfologi av elektrospunnede fibre er vist i figur 3.. Diameteren av fibre fremstilt fra ...

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 fabrikasjon av elektrospunnede lange fibre som spenner over et større innskudd området via en nyutviklet samler fra en roman nedbrytbar polymer som heter poly (glyserol-dodekanoat) (PGD) ble rapportert. Fibrene var i stand til å støtte veksten av celler som stammer fra mus pluripotent stamceller.

Elektrospunnede Fibrøst Stillaser av Poly (glyserol-dodecanedioate) for Ingeniør nervevev 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

Utarbeidelse av 3D Fibrin stillaser for Stem Cell Kultur Applications

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

Postproduction Behandling av Electrospun Fibre for 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 skjelettmuskulatur vev fra Murine Myoblast stamceller og anvendelse av 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

Electro Growth Factor Releasing Microspheres inn i fibre Stillas

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

Optimalisere Vedlegg of Human stamceller på Poly (ε-kaprolakton) elektrospunnede 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

Elektrospunnede nanofiber Stillas med graderinger 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

Generering av MGP-avledet Mouse Airway Epitelceller Bruke Decellularized Lung Stillas

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

Microfluidic Bioprinting for utvikling Stangeriaceae vev 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 for Decellularization av anlegget vev for Tissue Engineering programmer

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