Name: easy manipulation of architectures in protein-based hydrogels for cell culture applications
Uploaded: 2017-08-04T11:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Easy Manipulation of Architectures in Protein-based Hydrogels for Cell Culture Applications at JoVE.com

الكتاب يود أن يشكر "ستيفتونغ" بادن-فورتنبرغ لتقديم الدعم المالي في إطار "توليف مواد بيوينسبيريد" (بيوماتس-14).

1-إعداد المائية
<ol>
	<li>مزيج 200 مغ من جيش صرب البوسنة مع 1 مل من منزوع ح2س لإنشاء 20% (w/v) جيش صرب البوسنة الأوراق المالية (الأسهم الحل A).</li>
	<li>ميليلتر 165 مزيج من تهبك الحل (134 ملغ/مل) مع 4.835 مل مياه لإنشاء تهبك الأسهم الحل (حل الأسهم ب).</li>
	<li>تزن 1 ملغ الببتيد (1,111.1 g/mol) ككسجكسرجدس (أو ما يعادل ببتي...

<ol>
	<li>Geckil, H., Xu, F., Zhang, X., Moon, S., Demirki, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+hydrogels+as+extracellular+matrix+mimics.">Engineering hydrogels as extracellular matrix mimics.</a> Nanomedicine. 5 (3), 469-484 (2011).</li><li>Liu, Y., Chan-Park, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biomimetic+hydrogel+based+on+methacrylated+dextran-graft-lysine+and+gelatin+for+3D+smooth+muscle+cell+culture.">A biomimetic hydrogel based on methacrylated dextran-graft-lysine and gelatin for 3D smooth muscle cell culture.</a> Biomaterials. 31 (6), 1158-1170 (2010).</li><li>Raic, A., R&#246;dling, L., Kalbacher, H., Lee-Thedieck, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+macroporous+PEG+hydrogels+as+3D+scaffolds+for+the+multiplication+of+human+hematopoietic+stem+and+progenitor+cells.">Biomimetic macroporous PEG hydrogels as 3D scaffolds for the multiplication of human hematopoietic stem and progenitor cells.</a> Biomaterials. 35 (3), 929-940 (2014).</li><li>Wong Po Foo, C. T. S., Lee, J. S., Mulyasasmita, W., Parisi-Amon, A., Heilshorn, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-component+protein-engineered+physical+hydrogels+for+cell+encapsulation.">Two-component protein-engineered physical hydrogels for cell encapsulation.</a> Proc Nat Acad Sci USA. 106 (52), 22067-22072 (2009).</li><li>Zhu, J., Marchant, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+properties+of+hydrogel+tissue-engineering+scaffolds.">Design properties of hydrogel tissue-engineering scaffolds.</a> Expert Rev Med Devic. 8 (5), 607-626 (2011).</li><li>Samaryk, 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=Versatile+Approach+to+Develop+Porous+Hydrogels+with+a+Regular+Pore+Distribution+and+Investigation+of+their+Physicomechanical+Properties.">Versatile Approach to Develop Porous Hydrogels with a Regular Pore Distribution and Investigation of their Physicomechanical Properties.</a> J Appl Polym Sci. 114 (4), 2204-2212 (2009).</li><li>Li, X. J., Valadez, A. V., Zuo, P., Nie, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+3D+cell+culture:+potential+application+for+tissue-based+bioassays.">Microfluidic 3D cell culture: potential application for tissue-based bioassays.</a> Bioanalysis. 4 (12), 1509-1525 (2012).</li><li>Park, H., Guo, X., 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=Effect+of+Swelling+Ratio+of+Injectable+Hydrogel+Composites+on+Chondrogenic+Differentiation+of+Encapsulated+Rabbit+Marrow+Mesenchymal+Stem+Cells+In+Vitro.">Effect of Swelling Ratio of Injectable Hydrogel Composites on Chondrogenic Differentiation of Encapsulated Rabbit Marrow Mesenchymal Stem Cells In Vitro.</a> Biomacromolecules. 10 (3), 541-546 (2010).</li><li>Stokols, S., Tuszynski, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fabrication+and+characterization+of+linearly+oriented+nerve+guidance+scaffolds+for+spinal+cord+injury.">The fabrication and characterization of linearly oriented nerve guidance scaffolds for spinal cord injury.</a> Biomaterials. 25 (27), 5839-5846 (2004).</li><li>Sung, K. E., 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=Understanding+the+Impact+of+2D+and+3D+Fibroblast+Cultures+on+In+Vitro+Breast+Cancer+Models.">Understanding the Impact of 2D and 3D Fibroblast Cultures on In Vitro Breast Cancer Models.</a> PLoS One. 8 (10), 1-13 (2013).</li><li>Tsai, E. C., Dalton, P. D., Shoichet, M. S., Tator, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+hydrogel+guidance+channels+facilitate+regeneration+of+adult+rat+brainstem+motor+axons+after+complete+spinal+cord+transection.">Synthetic hydrogel guidance channels facilitate regeneration of adult rat brainstem motor axons after complete spinal cord transection.</a> J Neurotrauma. 21 (6), 789-804 (2004).</li><li>Shoichet, M. S., Li, R. H., White, M. L., Winn, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+hydrogels+used+in+cell+encapsulation:+An+in+vitro+comparison+of+alginate+and+agarose.">Stability of hydrogels used in cell encapsulation: An in vitro comparison of alginate and agarose.</a> Biotechnol Bioeng. 50 (4), 374-381 (1996).</li><li>Chiu, Y. -. C., Kocag&#246;z, S., Larson, J. C., Brey, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+physical+and+mechanical+properties+of+porous+poly+(ethylene+glycol)-co-(L-lactic+acid)+hydrogels+during+degradation.">Evaluation of physical and mechanical properties of porous poly (ethylene glycol)-co-(L-lactic acid) hydrogels during degradation.</a> PloS One. 8 (4), e60728 (2013).</li><li>Jonker, A. M., L&#246;wik, D. W. P. M., van Hest, J. C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptide-+and+Protein-Based+Hydrogels.">Peptide- and Protein-Based Hydrogels.</a> Chem Mater. 24 (5), 759-766 (2012).</li><li>Bodenberger, N., 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=Beyond+bread+and+beer:+whole+cell+protein+extracts+from+baker's+yeast+as+a+bulk+source+for+3D+cell+culture+matrices.">Beyond bread and beer: whole cell protein extracts from baker's yeast as a bulk source for 3D cell culture matrices.</a> Appl Microbiol Biot. 101 (5), 1-11 (2016).</li><li>Bodenberger, N., Paul, P., Kubiczek, D., Walther, P., Gottschalk, K. E., Rosenau, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+cheap+and+easy+to+handle+protein+hydrogel+for+3D+cell+culture+applications+a+high+stability+matrix+with+tunable+elasticity+and+cell+adhesion+properties.">A novel cheap and easy to handle protein hydrogel for 3D cell culture applications a high stability matrix with tunable elasticity and cell adhesion properties.</a> Chem Sel. 1 (7), 1353-1360 (2016).</li><li>Agarwal, S., Wendorff, J. H., Greiner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electrospinning+technique+for+biomedical+applications.">Use of electrospinning technique for biomedical applications.</a> Polymer. 49 (26), 5603-5621 (2008).</li><li>Hong, J., deMello, A. J., Jayasinghe, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-electrospraying+and+droplet-based+microfluidics:+control+of+cell+numbers+within+living+residues.">Bio-electrospraying and droplet-based microfluidics: control of cell numbers within living residues.</a> Biome Mater. 5 (2), 21001 (2010).</li><li>Jayasinghe, S. N., Irvine, S., McEwan, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+electrospinning+highly+concentrated+cellular+suspensions+containing+primary+living+organisms+into+cell-bearing+threads+and+scaffolds.">Cell electrospinning highly concentrated cellular suspensions containing primary living organisms into cell-bearing threads and scaffolds.</a> Nanomedicine. 2 (4), 555-567 (2007).</li><li>Selimovi&#263;, &. #. 3. 5. 2. ;., Oh, J., Bae, H., Dokmeci, M., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+strategies+for+generating+cell-encapsulating+hydrogels.">Microscale strategies for generating cell-encapsulating hydrogels.</a> Polymers. 4 (3), 1554-1579 (2012).</li><li>Annabi, N., Nichol, J. 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=Controlling+the+porosity+and+microarchitecture+of+hydrogels+for+tissue+engineering.">Controlling the porosity and microarchitecture of hydrogels for tissue engineering.</a> Tissue Eng Part B Rev. 16 (4), 371-383 (2010).</li><li>Lee, J., Cuddihy, M. J., Kotov, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+cell+culture+matrices:+state+of+the+art.">Three-dimensional cell culture matrices: state of the art.</a> Tissue Eng Part B Rev. 14 (1), 61-86 (2008).</li><li>Bodenberger, N., 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=Evaluation+of+methods+for+pore+generation+and+their+influence+on+physio-chemical+properties+of+a+protein+based+hydroge.">Evaluation of methods for pore generation and their influence on physio-chemical properties of a protein based hydroge.</a> Biotech Rep. 12, 6-12 (2016).</li><li>Raja, S. T. K., Thiruselvi, T., Mandal, A. B., Gnanamani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=pH+and+redox+sensitive+albumin+hydrogel:+A+self-derived+biomaterial.">pH and redox sensitive albumin hydrogel: A self-derived biomaterial.</a> Sci Rep. 5, 15977 (2015).</li><li>Hennink, W. E., van Nostrum, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+crosslinking+methods+to+design+hydrogels.">Novel crosslinking methods to design hydrogels.</a> Adv Drug Deliver Rev. 64, 223-236 (2012).</li><li>Chung, C., Lampe, K. J., Heilshorn, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tetrakis(hydroxymethyl)+phosphonium+chloride+as+a+covalent+cross-linking+agent+for+cell+encapsulation+within+protein-based+hydrogels.">Tetrakis(hydroxymethyl) phosphonium chloride as a covalent cross-linking agent for cell encapsulation within protein-based hydrogels.</a> Biomacromolecules. 13 (12), 3912-3916 (2008).</li><li>Cal&#243;, E., Khutoryanskiy, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+applications+of+hydrogels:+A+review+of+patents+and+commercial+products.">Biomedical applications of hydrogels: A review of patents and commercial products.</a> Eur Polym J. 65, 252-267 (2015).</li><li>Huang, H., Herrera, A. I., Luo, Z., Prakash, O., Sun, X. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+transformation+and+physical+properties+of+a+hydrogel-forming+peptide+studied+by+NMR,+transmission+electron+microscopy,+and+dynamic+rheometer.">Structural transformation and physical properties of a hydrogel-forming peptide studied by NMR, transmission electron microscopy, and dynamic rheometer.</a> Biophys J. 103 (5), 979-988 (2012).</li><li>Draghi, L., Resta, S., Pirozzolo, M. G., Tanzi, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microspheres+leaching+for+scaffold+porosity+control.">Microspheres leaching for scaffold porosity control.</a> J Mater Sci. 16 (12), 1093-1097 (2005).</li><li>Whang, 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=Engineering+Bone+Regeneration+with+Bioabsorbable+Scaffolds+with+Novel+Microarchitecture.">Engineering Bone Regeneration with Bioabsorbable Scaffolds with Novel Microarchitecture.</a> Tissue Eng. 5 (1), 35-51 (1999).</li><li>Ziv, 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=A+tunable+silk-alginate+hydrogel+scaffold+for+stem+cell+culture+and+transplantation.">A tunable silk-alginate hydrogel scaffold for stem cell culture and transplantation.</a> Biomaterials. 35 (12), 3736-3743 (2014).</li><li>Butruk-Raszeja, B. 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=Athrombogenic+hydrogel+coatings+for+medical+devices--Examination+of+biological+properties.">Athrombogenic hydrogel coatings for medical devices--Examination of biological properties.</a> Colloid Surface B. 130, 192-198 (2015).</li><li>L&#252;, S., Li, B., Ni, B., Sun, Z., Liu, M., Wang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoresponsive+injectable+hydrogel+for+three-dimensional+cell+culture:+chondroitin+sulfate+bioconjugated+with+poly(N-isopropylacrylamide)+synthesized+by+RAFT+polymerization.">Thermoresponsive injectable hydrogel for three-dimensional cell culture: chondroitin sulfate bioconjugated with poly(N-isopropylacrylamide) synthesized by RAFT polymerization.</a> Soft Matter. 7 (22), 10763 (2011).</li><li>Ruoslahti, E., Pierschbacher, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+perspectives+in+cell+adhesion:+RGD+and+integrins.">New perspectives in cell adhesion: RGD and integrins.</a> Science. 238 (4826), 491-497 (1987).</li></ol>

The production of macroporous matrices can be beneficial to many different fields. It has high technical and economic potential due to the defined structure of the hydrogel and the ability to control and tune specific material properties. However, the introduction of supramolecular structural elements, such as pores or channels, to a 3D template might influence the overall properties of a material, such as the swelling ratio or the stiffness. This can result in the undesired decomposition, degradation, or breakdown of th...

الهلاميات المائية هي المواد التي تشكل شبكات ثلاثية الأبعاد غير قابلة للذوبان قادرة على ربط كميات كبيرة من المياه. هذه المواد يمكن أن توفر الظروف البيئية الممتازة للخلايا الحية. حاليا، هناك اهتمام متزايد في توليد هياكل ثلاثية الأبعاد المائية وتطوير عمليات تكييف خواصها الكيميائية والفيزيائية. حالما يتحقق ذلك، يمكن أن يكون قالب لنمو الخلايا، والتلاعب بالسلوك الخلوية ولدت1،2،،من34. هذه الهياكل ثلاثية الأبعاد ليس فقط خلق بيئة أكثر طبيعية وواقعية من نهج ثنائي الأبعاد التقليدية، ولكنها أيضا تكشف عن إمكانيات جديدة لنمو الخلايا الجذعية أو نماذج الورم5. مواد مختلفة تمتلك مجموعة من الخصائص التي تعتمد أساسا على حجم المسام هلام6. المسام تلعب دوراً حاسما في خلية ثقافة التطبيقات وهندسة الأنسجة، والنمو الموجه للخلايا الجذعية. على سبيل المثال، نشر الأوكسجين والمواد الغذائية من خلال المصفوفة، وكميات كافية يجب أن تكون قادرة على الوصول إلى الخلايا7. من ناحية أخرى، يجب إزالة نواتج الأيض الضارة بأقصى سرعة ممكنة، ويجب أن تكون مساحة كافية لنمو الخلايا المتوفرة7. ونتيجة لذلك، الخصائص المادية، وبالتالي حجم المسام، شدة التأثير التطبيقات المحتملة الفائدة وممكن للمصفوفة. اعتماداً على خصائص المواد، يمكن أن تحدث عمليات نمو الخلايا المختلفة في ثقافة الخلية ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك تشكيل هياكل الخلايا العصبية؛ نمو وتمايز خلايا الجلد أو العظام؛ وتوجيه نمو خطوط الخلايا الجذعية الخاصة، مثل خلايا الكبد أو الخلايا الليفية2،3،،من89،،من1011. هو آخر نقطة حاسمة التأثير على إمكانية تطبيق مادة استقرارها نحو12من المؤثرات الخارجية. على سبيل المثال، المائية يجب الحفاظ على سلامتها الميكانيكية في خلية ثقافة وسائل الإعلام أو في جسم الإنسان.
وفي السنوات الأخيرة، البحث في الخلية 3D الثقافة الهلاميات المائية تكثيف وأجريت دراسات عديدة لحل أبنية 3D ل نظم13. الأكثر شيوعاً هي التحقيق الهلاميات المائية تتألف من مكونات مركباً كيميائيا لأنه يمكن بسهولة تصنيعه وتعديله كيميائيا وهم يعرضون الاستقرار عالية (انظر تشو et al.، 2011 لاستعراض)5. ولكن البروتينات لديها العديد من الخصائص المفيدة: حسب ما يسمى "الدقة البوليمرات،" هم متوافق حيويا؛ لديهم طول محدد؛ فسهلة نسبيا لتعديله؛ ولديهم عدد كبير من المواقع المستهدفة14،15. وفي هذا الصدد، يمكن إنشاء هياكل محددة للغاية، ومبتكرة للتطبيق في العديد من المجالات. في هذه الدراسة، استخدمت المائية المستندة إلى بروتين16 إثبات قدرة الطرق الراسخة للتأثير على بنية ثلاثية الأبعاد للمواد. وعلاوة على ذلك، كان أيضا التحقيق بقدرة وانطباقها على توليد المسامية.
وتتوفر العديد من التقنيات المختلفة لتعديل هياكل ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك أساليب بسيطة وتقنيات متطورة، ودرجة عالية من التخصص من حقول مختلفة من العلوم المادية. تقنية على نطاق واسع هو استخدام اليكتروسبينينج لإنشاء هياكل محددة تحديداً جيدا17. ألياف مشحونة يتم سحبها من التوصل إلى حل بمجال الكهربائي ويصلب ثم عند التعرض للأوكسجين. وبهذه الطريقة، يمكن أن تنتج ألياف في نطاق نانومتر عدة تصل إلى عدة ميكرون. تقنيات إضافية لضبط حجم وهيكل، وتوزيع المسام داخل المصفوفة هي الطباعة الحجرية الناعمة، والتصويرية، تركز هيدرودينامية، الرش الكهربائية والبيولوجية-الطباعة18،،من1920. هو عيب كبير لهذه التقنيات الاعتماد على معدات معينة، ومكلفة، وخاصة مواد كيميائية أو مواد. وعلاوة على ذلك، التجربة مع هذه التقنيات في كثير من الأحيان لا التحويل مباشرة للمواد القائمة على البروتين، والعديد من المواد الكيميائية وأساليب ليست خلية متوافقة.
من ناحية أخرى، لا يعتمد العديد من تقنيات المعدات الخاصة، وجعلها أسهل وأرخص لتطبيق وإعادة إنتاج. هو أسلوب واسع النطاق للتلاعب بهيكل الصب المذيبات21،،من2223. تضاف قبل رد فعل البلمرة الجسيمات وتوزع المتجانس تشبع الحل. بعد البلمرة، وتغيير الشروط، مثل إضعاف أو تغيير درجة حموضة، يؤدي إلى المذيب الجزيئات، بينما يظل المسام ضمن المواد. المواد الكيميائية المستخدمة في هذه التقنيات، مثل الملح والسكر والكيروسين، الجيلاتين والطباشير، رخيصة ومتاحة بسهولة. في التجميد، جمدت الهلاميات المائية منتفخة. التسامي اللاحقة من مراحل السائل تحت فراغ ومن ثم تنفيذ23،،من2425. التسامي المياه من الشبكة لطيف ما يكفي للحفاظ على هياكل ثلاثية الأبعاد المحددة للمواد. في الغاز رغوة، هو تدفق حل مع غاز في حين البلمرة يأخذ مكان، تاركة المسام داخل جل21. أن حجم وتوزيع المسام يمكن تعديلها تبعاً لتيار الغاز.
تشكيل المائية البروتين، هو رد فعل جيش صرب البوسنة مع كلوريد فوسفونيوم تيتراكيس (هيدروكسيميثيل) (تهبك) في رد فعل من نوع مانيش للسماح لتكوين روابط تساهمية بين الأمينات الأولية ومجموعات هيدروكسي جزيء رابط أربعة مسلحين26. تتم إزالة وسيطة الضارة الممكنة بواسطة الغسيل المفرط للمواد بعد حدوث رد فعل.
وتوضح هذه الدراسة إمكانية علاج مواد المستندة إلى جيش صرب البوسنة مع تقنيات مختلفة لمعالجة وتكييف حجم المسام. كل من التقنيات يمكن استخدامها في أي مختبر في العالم، حسب الضرورة أي معدات خاصة. وباﻹضافة إلى ذلك، معلمات مختلفة، مثل نسبة تضخم والتحلل الأنزيمي واستقرار الأس الهيدروجيني وحساسية درجة الحرارة، تم فحص ومقارنة مع بعضها البعض، لا سيما احترام لتأثير مختلف التقنيات على توليد أبنية 3D. وأخيراً، كانت فونكتيوناليزيد المواد مع الببتيدات لاصقة خلية للتحقيق في إمكانية تطبيق المواد على الخلية والثقافة. واستخدمت اثنين من خطوط الخلية نموذجا مختلفاً: A549 و MCF7.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1102">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:479px;">Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td style="width:253px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:143px;">10010023</td>
			<td style="width:228px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dulbecco&#8217;s modified Eagle&#8217;s medium (high glucose)</td>
			<td>Life Technologies / Thermo Fisher&#160;</td>
			<td>11140-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td>Life Technologies / Thermo Fisher&#160;</td>
			<td>10270-106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Life Technologies / Thermo Fisher&#160;</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MEM Nonessential Amino Acid Solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M7145-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Trypsin EDTA 0.05 % Phenol Red</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>25300062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ethanol 99.8 %, verg&#228;llt</td>
			<td>&#214;lfabrik Schmidt</td>
			<td>2133</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NaCl&#160;</td>
			<td>Carl Roth&#160;</td>
			<td>9265.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Albumin Fraction V</td>
			<td>Carl Roth&#160;</td>
			<td>3854.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">THPC</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>404861-100ML</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">0.1 % Triton X 100</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>X100-100ML</td>
			<td>Slightly toxic</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Phalloidin-rhodamine&#160;</td>
			<td>Life Technologies / Thermo Fisher&#160;</td>
			<td>R415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">3.7 % Formaldehyde&#160;</td>
			<td>Life Technologies / Thermo Fisher&#160;</td>
			<td>F8775-25ML</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Rhodamine B</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>81-88-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Filtropur S 0.2,&#160;</td>
			<td>Sarsted Ag und Co.</td>
			<td>2 83.1826.001&#160;&#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">&#181; slide 8 well</td>
			<td>Ibidi GmbH</td>
			<td>80826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">KCSSGKSRGDS peptide</td>
			<td>UPEP Ulm</td>
			<td>Custom sysnthesis</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ethanol 99.8 %, verg&#228;llt</td>
			<td>Carl Roth&#160;</td>
			<td>K928.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Falcon 5 ml Polysterene Round-Bottom Tube&#160;</td>
			<td>Sarsted Ag und Co.</td>
			<td>62.547.254&#160; &#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tubes 50 ml&#160;</td>
			<td>Sarsted Ag und Co.</td>
			<td>62.547.254&#160; &#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tubes 1,5 ml&#160;&#160;</td>
			<td>Sarsted Ag und Co.</td>
			<td>72,690,001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tubes 2 ml&#160;&#160;</td>
			<td>Sarsted Ag und Co.</td>
			<td>72,691</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CELL CULTURE MICROPLATE, 96 WELL, PS, F-BOTTOM</td>
			<td>Greiner</td>
			<td>655073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FreezeDryer Epsilon 1-6D,&#160;</td>
			<td>Christ, Osterode am Harz, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Confocal Laser Scanning Microscope&#160;</td>
			<td>Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Zen Software Version 2012 Sp1, black edition, 407 version 8,1,0,484</td>
			<td>Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">GSA Imaga Analyzer Software, GSA Image Analyzer, GSA, Version 419 3.8.7</td>
			<td>GSA GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

easy manipulation of architectures in protein-based hydrogels for cell culture applications

الهلاميات المائية تعتبر المواد الواعدة لتطبيقات الثقافة الخلية نظراً لقدرتها على توفير بيئات خلية رطب جداً. ميدان 3D قوالب يتزايد نظراً للتشابه المحتمل لتلك المواد إلى المصفوفة خارج الخلية الطبيعية. الهلاميات المائية على أساس البروتين واعدة خاصة لأنها يمكن أن تكون فونكتيوناليزيد بسهولة ويمكن تحقيق هياكل المعرفة بالخصائص الفيزيائية للتعديل. ومع ذلك، يقتصر إنتاج قوالب ماكروبوروس 3D لتطبيقات ثقافة الخلية باستخدام المواد الطبيعية غالباً ما خواصها الميكانيكية الأضعف مقارنة بتلك المواد الاصطناعية. هنا، تم تقييم طرق مختلفة لإنتاج ألبومين المصل البقري ماكروبوروس (BSA)-على أساس النظم المائية، مع أحجام المسام قابل للتعديل في النطاق من 10 إلى 70 ميكرومتر في دائرة نصف قطرها. وعلاوة على ذلك، تم إنشاء أسلوب لإنشاء القنوات في هذه المواد على أساس البروتين التي عدة مئات ميكرون طويلة. وجرى تحليل الأساليب المختلفة لإنتاج المسام، فضلا عن تأثير حجم المسام على خصائص المواد مثل تورم نسبة ودرجة الحموضة واستقرار درجة الحرارة والسلوك تدهور الانزيمية،. وتم التحقيق أحجام المسام في الدولة الأصلية، وتورم من الهلاميات المائية باستخدام الليزر [كنفوكل] الفحص المجهري. تم تقييم الجدوى لخلية ثقافة التطبيقات استخدام إدارات لاصقة خلية ببتيد تعديل نظام البروتين واثنين من خطوط الخلية النموذجية: خلايا سرطان الثدي البشرية (A549) وأدينوكارسينوميك البشرية السنخية القاعدية الخلايا الظهارية (MCF7).

Hydrogel development has become one of the most prominent fields in material research-related biological studies, with thousands of entries indexed in scientific research archives. Although the behavior of many systems is well studied, the manipulation of 3D networks, especially of sensitive protein-based materials, is often a major issue in material science. Another commonly underestimated challenge is the correct measurement of the native structure of a material using cryo electron micr...

Watch this Scientific Journal Video about Easy Manipulation of Architectures in Protein-based Hydrogels for Cell Culture Applications at JoVE.com

Easy Manipulation of Architectures in Protein-based Hydrogels for Cell Culture Applications

يتم تقييم أساليب مختلفة للتعامل مع بنية ثلاثية الأبعاد في الهلاميات المائية على أساس البروتين هنا فيما يتعلق بالخصائص المادية. شبكات ماكروبوروس هي فونكتيوناليزيد مع لاصقة الخلية ببتيد، وهو تقييم جدواها في خلية ثقافة استخدام اثنين من خطوط الخلية نموذجا مختلفاً.

سهل التلاعب بأبنية في الهلاميات المائية المستندة إلى البروتين لتطبيقات ثقافة الخلية

Hydrogels are recognized as promising materials for cell culture applications due to their ability to provide highly hydrated cell environments. The field ...

The overall goal of this methodology is to create macroporous hydrogels with varying pore sizes for cell culture applications. This method can help answer key questions in the field of 3D cell culture such as the principle feasibility of a novel hydrogel material for 3D cell culture applications. The main advantage of this methodology is that it offers a range of techniques to optimize and adjust a novel material to the requirements of different types of cells.To begin, dilute one milligram of the RGD peptide or an equivalent cell adhesive peptide in 100 microliters of sterile water to obtain the 10 milligram per milliliter solution. Next, remove the bottom of a 96 well plate and replace it with removal plastic wrap. Mix 100 microliters of BSA stock solution and 100 microliters of THPC stock solution in the 96 well plate to obtain 200 microliters of the hydrogel.Mix the components by pipetting up and down at least five times to guarantee a uniform hydrogel after polymerization. Place the 96 well plate at room temperature for about 10 minutes until all hydrogels are properly polymerized. Following polymerization, carefully and slowly remove the plastic wrap from the bottom of the plate.Press the hydrogels out of the 96 well plate using a small stab and transfer them to 1.5 milliliter tubes with sterile PBS pH 7.4. Store the hydrogels in phosphate buffered saline at four degrees Celsius for up to several months. To freeze-dry the hydrogels, first fill 1.5 milliliter tubes with 500 microliters of sterile deionized water and remove the caps.Transfer the hydrogels to the 1.5 milliliter reaction tubes using forceps. Wrap the 1.5 milliliter tubes tightly with paraffin film using at least three layers for each vial. Use a needle to pierce small holes in the film to enable gas release from the tubes.To guarantee that the water and hydrogel completely freeze, transfer the vial to liquid nitrogen solution for five minutes. Immediately after removal from the liquid nitrogen, transfer the vials to the freeze-dryer to prevent the material from thawing. As an alternative freezing step, keep the vials at minus 20 degrees Celsius overnight to slowly freeze the hydrogels.Immediately after removal from minus 20 degrees Celsius, transfer the vials to the freeze-dryer to prevent the material from thawing. After 24 hours and the complete evaporation of the water in and around the hydrogel, thaw the material by removing it from the freeze-dryer. For particle leaching, mix the components of the hydrogel as before.Following mixing, immediately add sodium chloride until saturation occurs. Add salt until salt crystals can be seen in the solution as a white precipitate. Pore sizes can be altered by grinding the salt crystals prior to use.Transfer the 96 well plate to a shaker and shake until polymerization takes place. After about 10 minutes, remove the hydrogels from the plate as before. Incubate the hydrogels for at least 24 hours at room temperature in sterile water on a rotator to elute all salt from the hydrogel template.Store the hydrogels at four degrees Celsius in PBS for up to several months. For gentle formation, prepare hydrogels as described. Then remove a hydrogel from solution using a pincer.Remove the excess water with highly absorbent paper and place it on top of a block of dry ice. Freeze the hydrogel for 30 seconds and carefully remove it from the block. Do not damage the hydrogel.Carefully use a spatula to scrape it off the block. Transfer the hydrogel to a 1.5 milliliter tube and dry it overnight at 37 degrees Celsius. Prepare a Rhodamine B stock solution as well as serial dilutions as described in the text protocol.Remove the hydrogel from the stored solution and transfer it to a 1.5 milliliter tube with one milliliter of 0.01 milligram per milliliter Rhodamine B solution. Stain the hydrogel overnight in Rhodamine B solution at room temperature. The next day, transfer the hydrogel that is to be visualized to 10 milliliters of PBS and wash for at least three hours.Cut small slices out of the hydrogel using a blade. Then transfer the hydrogel onto an eight well microscopic slide and cover it with PBS. Using a confocal laser scanning microscope, visualize the hydrogel at a wavelength of 514 nanometers.Sterile filter all stock solutions with a 0.45 micron filter. Begin preparation of the hydrogel and include the cell adhesive peptide prior to hydrogel polymerization. After mixing the components, immediately pipette the mixture into an eight well microscopic slide until the bottom is completely covered.Transfer the cells into pre-warmed sterile DMEM cell culture medium supplemented with fetal bovine serum, penicillin streptomycin, and nonessential amino acid solution. After counting the cells with a Neubauer counting chamber, carefully pipette 200 microliters of the desired number of cells onto the hydrogel surface. Cover the eight well microscopic slide with a lid and transfer it to an incubator.After at least four hours of cellular attachment, wash the cells twice with 200 microliters of sterile cell culture PBS. Next, fix the cells with 200 microliters of 3.7%formaldehyde for 10 minutes at room temperature and wash twice with PBS. Permeabilize the cells with 200 microliters of 0.1%Triton X for five minutes before washing twice more with PBS.Stain the cells with Toluidine Rhodamine by mixing five microliters of methanolic stock with 195 microliters of PBS and adding it to the cells at room temperature. Stain the cells for 20 minutes in the dark before washing twice with PBS. Investigate the cell adhesion properties using a confocal microscope at 514 nanometers.Analyze the hydrogel properties as described in the text protocol. As shown here, the polymerized and stained hydrogels have no distinctive architectures. After freeze-drying the hydrogels at different temperatures, the average size of the pores within the hydrogel can be extended up to 60 microns.Salt leaching results in uniform networks with pore sizes of about 10 microns. The size can be further adjusted by grinding salt crystals prior to use. The use of a gradient freezing approach on a block of dry ice leads to the formation of channels with a diameter of about 20 microns and a length of several hundreds of microns.Prior to functionalization with the cell adhesive moiety, cells cannot adhere to the surface of the hydrogel and show a round morphology. Only after providing the material with the cell adhesive peptide, the cells find focal adhesion points which enable a proper adhesion of the cell onto a material. This is crucial for use of novel materials in 3D cell culture applications.After watching this video, you should have a good understanding of how to manipulate a hydrogel's architecture with simple methods. This method can be applied for most novel hydrogel systems to learn about the use in cell culture and to optimize the hydrogel's architecture depending on the intended use.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Preparation of Homogeneous MALDI Samples for Quantitative Applications

إعداد العينات MALDI متجانسة للتطبيقات الكمية

This protocol demonstrates a simple sample preparation to reduce spatial heterogeneity in ion signals during matrix-assisted laser desorption/ionization ...

Single-molecule Manipulation of G-quadruplexes by Magnetic Tweezers

التلاعب جزيء واحد من كوادروبليكسيس ز بملاقط مغناطيسية

Non-canonical nucleic acid secondary structure G-quadruplexes (G4) are involved in diverse cellular processes, such as DNA replication, transcription, RNA ...

A Fluorogenic Peptide Cleavage Assay to Screen for Proteolytic Activity: Applications for coronavirus spike protein activation

"مقايسة الانقسام الببتيد فلوروجينيك" على الشاشة "النشاط بروتيوليتيك": تطبيقات للفيروس التاجي المسبّب لارتفاع البروتين التنشيط

Enveloped viruses such as coronaviruses or influenza virus require proteolytic cleavage of their fusion protein to be able to infect the host cell. Often ...

Study on the Metabolism of Six Systemic Insecticides in a Newly Established Cell Suspension Culture Derived from Tea (Camellia Sinensis L.) Leaves

Study on the Metabolism of Six Systemic Insecticides in a Newly Established Cell Suspension Culture Derived from Tea Camellia Sinensis L. Leaves

دراسة عن الأيض من المبيدات الحشرية النظامية الستة في ثقافة تعليق الخلية المنشأة حديثا المستمدة من الشاي(كاميليا سينينسيس L.) يترك

A platform for studying insecticide metabolism using in vitro tissues of tea plant was developed. Leaves from sterile tea plantlets were induced to form ...

Cell Culture on Silicon Nitride Membranes and Cryopreparation for Synchrotron X-ray Fluorescence Nano-analysis

ثقافة الخلية علي اغشيه نيرايد السيليكون والتعويض عن البرد لل Synchrotron الاشعه السينية الفلورية نانو-تحليل

Very little is known about the distribution of metal ions at the subcellular level. However, those chemical elements have essential regulatory functions ...

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Quantitative Analysis of the Cellular Lipidome of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

التحليل الكمي للدهون الخلوية من Saccharomyces Cerevisiae باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة إلى جانب قياس الطيف الكتلي جنبا إلى جنب

Lipids are structurally diverse amphipathic molecules that are insoluble in water. Lipids are essential contributors to the organization and function of ...

Transverse Sectioning of Mature Rice (Oryza sativa L.) Kernels for Scanning Electron Microscopy Imaging Using Pipette Tips as Immobilization Support

Transverse Sectioning of Mature Rice Oryza sativa L. Kernels for Scanning Electron Microscopy Imaging Using Pipette Tips as Immobilization Support

المقطع المستعرض من الأرز الناضج(Oryza sativa L.) حبات لمسح المجهر الإلكتروني التصوير باستخدام نصائح ماصة كدعم تعطيل

Starch granules (SGs) exhibit different morphologies depending on the plant species, especially in the endosperm of the Poaceae family. Endosperm ...

Quantitative Metabolomics of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

Quantitative Metabolomics of Saccharomyces Cerevisiae Using Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry

الأيض الكمي من Saccharomyces Cerevisiae باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة إلى جانب قياس الطيف الكتلي الترادفي

Metabolomics is a methodology used for the identification and quantification of many low-molecular-weight intermediates and products of metabolism within ...

Continuous Fluorescence-Based Endonuclease-Coupled DNA Methylation Assay to Screen for DNA Methyltransferase Inhibitors

مقايسة مثيلة الحمض النووي المقترنة بالنوكلياز الداخلي القائمة على التألق المستمر لفحص مثبطات ميثيل ترانسفيراز الحمض النووي

DNA methylation, a form of epigenetic gene regulation, is important for normal cellular function. In cells, proteins called DNA methyltransferases (DNMTs) ...