Name: creation of cardiac tissue exhibiting mechanical integration of spheroids using 3d bioprinting
Uploaded: 2017-07-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting at JoVE.com

המחברים מאשרים את מקורות המימון הבאים: Magic That Matters Fund for Cardiovascular Research ו- Maryland Stem Cell Research Research (2016-MSCRFI-2735).

1. הכנת Cardiomyocytes <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יצירת ותרבות האדם המושרה בתאי גזע pluripotent (hiPSCs) על 6-גם צלחות מצופה מטריצה ​​במרתף במרתף כמתואר 10 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הבדל hiPSCs לתוך cardiomyocytes hiPSC נגזר (hiPSC-CMs) באמצעות שיטות המתוארות לעי?...

<ol>
	<li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+bioprinting+of+tissues+and+organs.">3D bioprinting of tissues and organs.</a> Nat Biotech. 32, 773-785 (2014).</li><li>Bajaj, P., Schweller, R. M., Khademhosseini, A., West, J. L., Bashir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+biofabrication+strategies+for+tissue+engineering+and+regenerative+medicine.">3D biofabrication strategies for tissue engineering and regenerative medicine.</a> Ann Rev Biomed Eng. 16, 247-276 (2014).</li><li>Patra, S., Young, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+of+3D+Printing+Techniques+and+the+Future+in+Biofabrication+of+Bioprinted+Tissue.">A Review of 3D Printing Techniques and the Future in Biofabrication of Bioprinted Tissue.</a> Cell Biochem Biophy. 74, 93-98 (2016).</li><li>Moldovan, N. I., Hibino, N., Nakayama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+the+Kenzan+Method+for+Robotic+Cell+Spheroid-Based+Three-Dimensional+Bioprinting.">Principles of the Kenzan Method for Robotic Cell Spheroid-Based Three-Dimensional Bioprinting.</a> Tissue Eng Part B Rev. , (2017).</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>Murphy, C. M., Haugh, M. G., O'Brien, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+mean+pore+size+on+cell+attachment,+proliferation+and+migration+in+collagen-glycosaminoglycan+scaffolds+for+bone+tissue+engineering.">The effect of mean pore size on cell attachment, proliferation and migration in collagen-glycosaminoglycan scaffolds for bone tissue engineering.</a> Biomater. 31, 461-466 (2010).</li><li>Noguchi, R., 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+three-dimensional+pre-vascularized+scaffold-free+contractile+cardiac+patch+for+treating+heart+disease.">Development of a three-dimensional pre-vascularized scaffold-free contractile cardiac patch for treating heart disease.</a> J Heart Lung Transpl. 35, 137-145 (2016).</li><li>Mironov, V., 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=Organ+printing:+tissue+spheroids+as+building+blocks.">Organ printing: tissue spheroids as building blocks.</a> Biomater. 30, 2164-2174 (2009).</li><li>Itoh, M., 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=Scaffold-Free+Tubular+Tissues+Created+by+a+Bio-3D+Printer+Undergo+Remodeling+and+Endothelialization+when+Implanted+in+Rat+Aortae.">Scaffold-Free Tubular Tissues Created by a Bio-3D Printer Undergo Remodeling and Endothelialization when Implanted in Rat Aortae.</a> PloS One. 10, e0136681 (2015).</li><li>Lieu, P. T., Fontes, A., Vemuri, M. C., Macarthur, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+induced+pluripotent+stem+cells+with+CytoTune,+a+non-integrating+Sendai+virus.">Generation of induced pluripotent stem cells with CytoTune, a non-integrating Sendai virus.</a> Methods Mol Biol. 997, 45-56 (2013).</li><li>Li, S., Cheng, H., Tomaselli, G. F., Li, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanistic+basis+of+excitation-contraction+coupling+in+human+pluripotent+stem+cell-derived+ventricular+cardiomyocytes+revealed+by+Ca2++spark+characteristics:+direct+evidence+of+functional+Ca2+-induced+Ca2++release.">Mechanistic basis of excitation-contraction coupling in human pluripotent stem cell-derived ventricular cardiomyocytes revealed by Ca2+ spark characteristics: direct evidence of functional Ca2+-induced Ca2+ release.</a> Heart Rhythm. 11, 133-140 (2014).</li><li>Boheler, K. R., 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=A+Human+Pluripotent+Stem+Cell+Surface+N-Glycoproteome+Resource+Reveals+Markers,+Extracellular+Epitopes,+and+Drug+Targets.">A Human Pluripotent Stem Cell Surface N-Glycoproteome Resource Reveals Markers, Extracellular Epitopes, and Drug Targets.</a> Stem Cell Rep. 3, 185-203 (2014).</li><li>ScienCell Research Laboratories. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Human Cardiac Fibroblasts (adult ventricular) Product Sheet. , (2017).</li><li>Lonza Walkersville, Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Endothelial Cell Systems - Technical Information &amp; Instructions.,. , (2015).</li><li>Thermo Fisher Scientific, Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Immunofluorescence Method for IHC Detection. , (2017).</li><li>Murata, 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=A+preliminary+study+of+osteochondral+regeneration+using+a+scaffold-free+three-dimensional+construct+of+porcine+adipose+tissue-derived+mesenchymal+stem+cells.">A preliminary study of osteochondral regeneration using a scaffold-free three-dimensional construct of porcine adipose tissue-derived mesenchymal stem cells.</a> J Orthop Surg Res. 10, (2015).</li><li>Mosadegh, B., Xiong, G., Dunham, S., Min, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+progress+in+3D+printing+for+cardiovascular+tissue+engineering.">Current progress in 3D printing for cardiovascular tissue engineering.</a> Biomed Mater. 10, 034002 (2015).</li><li>Chang, C. C., Boland, E. D., Williams, S. K., Hoying, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-write+Bioprinting+Three-Dimensional+Biohybrid+Systems+for+Future+Regenerative+Therapies.">Direct-write Bioprinting Three-Dimensional Biohybrid Systems for Future Regenerative Therapies.</a> J Biomed Mater Res. Part B, Appl Biomater. 98, 160-170 (2011).</li><li>Lee, J. M., Sing, S. L., Tan, E. Y. S., Yeong, W. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioprinting+in+cardiovascular+tissue+engineering:+a+review.">Bioprinting in cardiovascular tissue engineering: a review.</a> International J Bioprinting. 2 (2016), (2016).</li></ol>

It is important to use beating, functional spheroids for 3D bioprinting. If spheroids are not beating, continuing to use them will invariably result in a non-functional 3D bioprinted patch.
One benefit of this approach is the ability to manipulate the cell content of the patch by varying the total number of cells and the percentage of cardiomyocytes, endothelial cells, and fibroblasts in the spheroids. This allows for many different types of cardiac patches to be printed, with varying histolog...

ישנן שיטות רבות ושונות של 3D bioprinting 1 , 2 , 3 . 3D bioprinting מסווגת לעתים קרובות על ידי טכנולוגיית הדפסה 1 , עם דוגמאות כגון bioprinting דיו, biocrinting microextrusion, לייזר בסיוע bioprinting, שילוב של שיטות, או גישות חדשות יותר. 3D bioprinting יכול גם להיות מסווגים לתוך ללא פיגומים או שיטות פיגום תלוי 4 . רוב השיטות של bioprinting 3D הם תלויים פיגום, שם יש צורך biomaterials, למשל ביוינקים 5 או פיגומים 6 . עם זאת, תלוי 3D פיגום bioprinting פנים בעיות רבות ומגבלות 4 , 7 , כגון immunogenicity של חומר פיגום, עלות bioinks קניינית, מהירות איטית ורעילות של השפלה מוצרים. סקאףהנדסת רקמת לב ללא קפל באמצעות spheroids כבר ניסה 8 , עם פוטנציאל להתגבר על החסרונות האלה של הנדסת רקמות תלוי פיגום. עם זאת, כפי שהוכיחו על ידי המחברים באותו נייר, זה היה קשה לטפל בחוזקה מיקום spheroids במקומות קבועים, בתהליך של biofabrication. השימוש המלווה של bioprinting 3D ו הנדסת רקמות מבוסס spheroid יש פוטנציאל להתגבר על קשיים אלה. בפרוטוקול זה, אנו מתארים bioprinting 3D של רקמת לב ללא biomaterials אחרים, תוך שימוש רק בתאים בצורת spheroids. פיגומים מבוססי spheroid מבוססי spheroid 3D יש את היכולת להרים spheroids בודדים באמצעות שאיבה ואקום ולמקם אותם על מערך מחט. הרעיון של מיקום spheroids על מערך מחט ב bioprinting 3D, הוא בהשראת השימוש של מערכי מחט (המכונה &quot; קנזאן &quot;) של Japa העתיקהNese, אומנות, סידור פרחים, ikebana. מערכת זו מאפשרת spheroids להיות ממוקם במדויק בכל תצורה ותוצאות הספירואידים הפרט fusion יחד לאורך תקופה קצרה כדי ליצור רקמות bioprinted 3D. שיטה זו מאפשרת spheroids להיות מניפולציה בקלות, עם השלכות פוטנציאליות לעתיד של ביו-אפורציה אורגנית ללא פיגום.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="587">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Geltrex</td>
			<td style="width:157px;">Invitrogen&#160;</td>
			<td style="width:88px;">A1413202</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Trypsin/EDTA 0.05%</td>
			<td style="width:157px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:88px;">15400054</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:176px;">Defined Trypsin inhibitor 0.0125%</td>
			<td style="width:157px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:88px;">R007100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:176px;">RPMI Cell Media</td>
			<td style="width:157px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:88px;">11875-093</td>
			<td style="width:167px;">RPMI supplemented with B27 constitutes HIPSC-CM culture media</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:176px;">B-27 Supplement</td>
			<td style="width:157px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:88px;">17504044</td>
			<td style="width:167px;">RPMI supplemented with B27 constitutes HIPSC-CM culture media</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:176px;">Countess Automated Cell Counter</td>
			<td style="width:157px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:88px;">C10227</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:176px;">Human cardiac fibroblasts (adult ventricular type)</td>
			<td style="width:157px;">Sciencell</td>
			<td style="width:88px;">6310</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:176px;">Human umbilical vein endothelial cells</td>
			<td style="width:157px;">Lonza</td>
			<td style="width:88px;">CC-2935</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:176px;">PrimeSurface ultra-low attachment 96-well U-bottom plates&#160;</td>
			<td style="width:157px;">Akita Sumitomo Bakelite Co.</td>
			<td style="width:88px;">MS-9096UZ</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Regenova Bio 3D Printer</td>
			<td style="width:157px;">Cyfuse Biomedical K.K.</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td>www.cyfusebio.com/en/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trypan Blue Solution, 0.4%</td>
			<td style="width:157px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:88px;">15250061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Troponin T Antibody</td>
			<td style="width:157px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:88px;">701620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:176px;">Connexin 43 (Cx43) Antibody</td>
			<td style="width:157px;">Chemicon</td>
			<td>MAB3068</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:176px;">ProLong Gold Antifade Mountant with DAPI</td>
			<td style="width:157px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:88px;">P36935</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

creation of cardiac tissue exhibiting mechanical integration of spheroids using 3d bioprinting

פרוטוקול זה מתאר bioprinting 3D של רקמת לב ללא שימוש biomaterials, באמצעות תאים בלבד. Cardiomyocytes, תאים אנדותל fibroblasts מבודדים הראשון, נספר ומעורב ביחסים התא הרצוי. הם שיתוף תרבותי בארות בודדים נמוך מאוד מצורף 96-טוב צלחות. תוך 3 ימים, להכות בצורת spheroids. אלה spheroids אז הרימו ידי זרבובית באמצעות יניקה ואקום התאספו על מערך מחט באמצעות bioprinter 3D. את spheroids מותר אז כדי fuse על מחט מערך. שלושה ימים לאחר bioprinting 3D, spheroids מוסרים כתיקון שלם, אשר כבר ספונטני מכות. תלת מימד bioprinted תיקוני הלב מציגה שילוב מכני של spheroids רכיב והם מאוד מבטיח התחדשות רקמת הלב כמו מודלים 3D של מחלת לב.

בסוף שלב 4.4 (שיתוף תרבות), התאים בכל טוב צריך צבירה בתחתית של מצורף נמוך במיוחד 96-טוב U-bottom צלחות כדי ליצור spheroids על ידי כוח הכבידה. אלה spheroids להכיל hiPSC-CM, HCFs, ו HUVECs, והוא יכול להיות בחן ויזואלית תחת מיקרוסקופ אור, שם הם צריכים להופיע מעגלית על ידי היטל דו מ?...

Watch this Scientific Journal Video about Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting at JoVE.com

Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting

פרוטוקול זה מתאר bioprinting 3D של רקמת לב ללא שימוש biomaterials. תלת מימד bioprinted תיקוני הלב מציגה שילוב מכני של spheroids רכיב והם מאוד מבטיח התחדשות רקמת הלב כמו מודלים 3D של מחלת לב.

יצירת רקמת הלב מציגה שילוב מכני של Spheroids באמצעות 3D Bioprinting

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials, using only cells. Cardiomyocytes, endothelial cells and ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

Surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות Cell

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting Cellularized בונה בעזרת רקמות ספציפיות הידרוג&#39;ל Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting של הסחוס, תחליפי רקמת העור ניצול פסיבים הרומן ערבוב טכניקה יחידה עבור Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

A Net Mold-based Method of Scaffold-free Three-Dimensional Cardiac Tissue Creation

שיטה המבוססת על עובש נטו הבריאה ברקמת הלב לגרדום ללא תלת מימדי

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

פרוטוקולים של 3D ביוריטינג ג'לטין הידרוג'ל מבוסס-דיו

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed ...

Direct Bioprinting of 3D Multicellular Breast Spheroids onto Endothelial Networks

הדפסה ביולוגית ישירה של ספירואידי שד רב-תאיים תלת-תאיים ברשתות אנדותל

Bioprinting is emerging as a promising tool to fabricate 3D human cancer models that better recapitulate critical hallmarks of in vivo tissue ...

Fabrication of 3D Cardiac Microtissue Arrays using Human iPSC-Derived Cardiomyocytes, Cardiac Fibroblasts, and Endothelial Cells

ייצור מערכי מיקרוטיסו לב תלת-ממדיים באמצעות קרדיומיוציטים אנושיים שמקורם ב-IPSC, פיברובלסטים לבביים ותאי אנדותל

Generation of human cardiomyocytes (CMs), cardiac fibroblasts (CFs), and endothelial cells (ECs) from induced pluripotent stem cells (iPSCs) has provided ...

Developing 3D Organized Human Cardiac Tissue within a Microfluidic Platform

פיתוח רקמת לב אנושית מאורגנת תלת מימדית בתוך פלטפורמה מיקרופלואידית

The leading cause of death worldwide persists as cardiovascular disease (CVD). However, modeling the physiological and biological complexity of the heart ...

3D Bioprinting of Murine Cortical Astrocytes for Engineering Neural-Like Tissue

הדפסה ביולוגית תלת-ממדית של אסטרוציטים קליפת המוח מורין לרקמה דמוית עצב הנדסית

Astrocytes are glial cells with an essential role in the central nervous system (CNS), including neuronal support and functionality. These cells also ...