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

Detta arbete genomfördes med hjälp av faciliteterna på Biomedical Engineering Department vid Florida International University.

1. Electro Collector Setup <ol><li> Skär av aluminiumfolie till ett rektangulärt stycke. </li><li> Vik rektangulär bit in i en rektangulär remsa, och bifoga den vinkelrätt mot en plan metallplatta med tejp (Figur 1). Obs: Storleken på fibermattan beror på längden och bredden av remsan. Sålunda kan de banddimensioner justeras efter behov. </li></ol> 2. Polymera lösningen Framställning <ol><li> Blanda glycerol och dodekandisyra (DDA) i 1:1-molförhållande i en bäga...

<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>

Begränsningarna av enkla samlare eller komplexiteten av roterande samlare som för närvarande används för electro öka begränsningen att få önskad längd och storlek på fibermatta för vissa tillämpningar. Dessutom överför fibrer från markkollektorn till odlingsskålen eller andra substrat är en utmaning 5. I denna rapport, en nydesignad samlare, gjorde helt enkelt genom att fästa en aluminiumfolie band till den jordade samlare, kunde få stora storlek fibermattor upp till 10 cm med 20 cm i tage...

Electro är en av de effektiva bearbetningsmetoder för att producera mikro till-nanometerstorlek fiber ställningar. Den grundläggande principen för electro involverar en Taylor-konen av lösning som hålles vid mynningen av en nål genom att applicera hög spänning mellan nålspetsen och en jordad kollektor. När den elektrostatiska repulsionen i lösningen övervinner ytspänningen är en laddad vätskestråle sprutas ut ur kanylspetsen, färdas genom luften med lösningsmedelsindunstning, och slutligen deponeras på jordad kollektor. Sprutpumpen tillhandahåller ett kontinuerligt flöde av lösningen som kommer ut från spinndysan och sålunda multipla kopior av elektrospunna fibrer kan tillverkas inom en kort tidsperiod. Under lämnar munstycket för att komma fram till samlare, kommer den laddade jet genomgå stretching och piska enligt ett antal parametrar som inkluderar viskositeten och ytspänningen av polymerlösningen, de electrostatic kraft i lösning, och interaktionen av den yttre elektriskt fält, etc. 2. I electro och tjänar en samlare som en ledande substrat där mikro-till-nanometer fibrer kan deponeras. I denna studie var en ny typ av fibersamlare som syftar till att få fibermattor med önskad storlek (längd x bredd). Traditionellt är aluminiumfolie som används som en kollektor, men det är svårt att överföra fibrerna från den plana ytan till ett annat substrat. Svårigheten att skörda en intakt fibermatta från en traditionell samlare beror främst på det faktum att elektrospunna fibrerna fäster starkt till samlare yta. Därför modifierades vi kollektorn genom vikning av en bit aluminiumfolie i en rektangulär remsa och kopplar den vinkelrätt mot en plan metallplatta. De elektrospunna fibrerna sträcks över området mellan spetsen av remsan och metallplattan, som lätt kan överföras till en annan Substrate. Intresset för termiskt tvärbundna elastpolymerer växer snabbt på grund av det banbrytande arbetet av Robert Langers grupp, som introducerade poly (glycerol sebacat) (PGS), en polyester som är analog med vulkaniserat gummi 2002 3. Liknar PGS, har vi framgångsrikt utvecklat poly (glycerol-dodekanoat) (PGD) genom termisk kondensation av glycerol och dodekandioinsyra och visat sin unika form minne egendom 1. Till skillnad styvare syntetmaterial poly (hydroxyl-butyrat) eller poly (L-laktid) (elasticitetsmodul av 250 MPa och 660 MPa, respektive), uppvisar PGD elastomera egenskapen som gummi, med en Youngs modul av 1,08 MPa när temperaturen är över 37 ° C, vilket är en nära matchning till in situ perifer nerv (0,45 MPa). Dessutom är PGD bionedbrytbara och nedbrytningstiden kan finjusteras genom att variera förhållandet av glycerol och dodekandisyra. Dodekandisyra är en tolv-kol-subhållning med två terminala karboxylgrupper, HOOC (CH 2) 10 COOH. Även numrerade dikarboxylsyror såsom sebacinsyra och dodekandisyra kan metaboliseras till acetyl-CoA och ange trikarboxylsyra (TCA) / (citronsyra) cykel. Den metabola produkten enligt dikarboxylsyror, succinyl-CoA, är en gluconeogenetic prekursorn och intermediär med TCA-cykeln 4. Sålunda föreslog vissa studier att de skulle kunna användas som ett alternativt bränsle substrat för enteral och parenteral näringstillförsel, särskilt i de patologiska tillstånden. Dessutom uppvisar PGD unik formminne därför att dess glasövergångstemperatur är 31 ° C, vilket visar det distinkta mekaniska egenskaper vid rumstemperatur och vid kroppstemperatur. Sammanfattningsvis är PGD biologiskt nedbrytbar, biokompatibla, uppvisar unika elastiska egenskaper med mekaniska egenskaper som liknar nervvävnader; därför är det ett lämpligt material för nervvävnad tekniska tillämpningar. I detta protokoll, den electrospunlånga fibrer som spänner över en stor insättning område tillverkades via nydesignade samlare från PGD. Fiber ställningar kan stödja mus pluripotenta stamceller tillväxt och 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

För vävnadstekniska tillämpningar, är framställningen av biologiskt nedbrytbara och biokompatibla byggnadsställningar den mest önskvärda men utmanande uppgift. Bland de olika tillverkningsmetoder, är electro den mest attraktiva en på grund av dess enkelhet och mångsidighet. Dessutom elektrospunna Nanofiber likna storleken på naturliga extracellulärmatrix säkerställa ytterligare stöd för cellöverlevnad och tillväxt. Denna studie visade att lönsamheten för tillverkning av långa fibrer som spänner över en större insättning område för en ny biologiskt nedbrytbar och biokompatibla polymer som heter poly (glycerol-dodekanoat) (PGD) 1 med hjälp av en nyutvecklad uppsamlare för electro. PGD ​​uppvisar unika elastiska egenskaper med liknande mekaniska egenskaper till nervvävnader, därför är det lämpligt för neurala vävnadstekniska tillämpningar. Det syntes och tillverkning set-up för att göra fiberställningsmaterial var enkel, mycket reproducerbar, och billig. I biokompatibilitettestning, celler från mus embryonala stamceller skulle kunna ansluta sig till och växa på elektrospunna PGD fibrerna. Sammanfattningsvis detta protokoll som en mångsidig tillverkningsmetod för att göra PGD elektrospunna fibrer för att stödja tillväxten av musen embryonala stamceller härledda neurala härstamning celler.

De viktigaste komponenterna i den electro visas i Figur 1. En stor storlek fibermatta var normalt erhålls genom vinkelrätt fäst aluminiumfolieremsa och en plan metallplatta. Figur 2 visar uppsamlaren designen och electrofibermattan. Bredden och längden kan justeras för olika tillämpningar. Längden på fiber gjord med PGD polymer och basal lösning blandning är upp till 10 cm. Morfologin hos elektrospunna fibrer visas i Figur 3. Diametrarna för fibrer framställ...

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

Syntes och tillverkning av elektrospunna långa fibrer som spänner över en större insättning området via en nydesignad samlare från en ny biologiskt nedbrytbar polymer som heter poly (glycerol-dodekanoat) (PGD) rapporterades. Fibrerna kunde understödja tillväxten av celler härledda från mus pluripotenta stamceller.

Electrospun Fibrer Byggnadsställningar av poly (glycerol-dodecanedioate) för Engineering neurala vävnader från mus embryonala 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

Elastomerisk PGS Byggnadsställningar i arteriellt 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

Beredning av 3D Fibrin ställningar för Kultur Stem Cell 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

Postproduktion Bearbetning av Electrospun Fibrer för 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 Skelettmuskulatur Vävnader från murinceller myoblast progenitorceller och tillämpning 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 tillväxtfaktor Släpper mikrosfärer i Fiber Ställningar

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

Optimera Utmätning av Human mesenkymala stamceller på Poly (ε-kaprolakton) Electrospun Garner

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

Electrospun nanofiber Ställningar med Graderingar 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 av ESC-derived mus epitelceller i luftvägarna med hjälp decellulariserade Lung Ställningar

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

Simuleras Bioprinting för Engineering vaskulariserad vävnad och 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

Två metoder för Decellularization av växt vävnader för Tissue Engineering program

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