Name: microfluidic bioprinting for engineering vascularized tissues and organoids
Uploaded: 2017-08-11T13:00:00
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Die Autoren erkennen des National Cancer Institute von der nationalen Institute der Gesundheit Weg zur Unabhängigkeit Award (K99CA201603).

Der neonatalen Ratte Herzzellen in diesem Protokoll verwendeten wurden isoliert von 2 Tage alten Sprague-Dawley Ratten nach einem etablierten Verfahren56 durch die institutionelle Animal Care and Use Committee am Brigham and Women es Hospital genehmigt.
1. Instrumente der Bioprinter
<ol>
	<li>Legen Sie eine kleinere stumpfe Nadel (z.B., 27 G, 1 Zoll) als Kern in der Mitte einer größeren stumpfen Nadel (z.B., 18 G, ½ Zoll) als die Hülle, die Dual-...

Bau der co-axial Druckkopf ist einen entscheidender Schritt in Richtung erfolgreiche mikrofluidische Bioprinting, um gleichzeitige Lieferung sowohl die Bioink aus dem Kern und der Vernetzungsmittel aus der Scheide zu ermöglichen. Während in diesem Protokoll mit einer 27G Nadel als Kern und einer 18G-Nadel als Shell ein Beispiel Druckkopf erstellt wurde, kann es leicht zu einer Vielzahl von Kombinationen mit verschiedenen Größen der Nadeln verlängert werden. Die Veränderung in der Nadel-Größen, die Ergebnisse in d...

Tissue engineering Ziele Funktionsgewebe Ersatzstoffe zu generieren, die verwendet werden können, um zu ersetzen, wiederherstellen oder ergänzen diese verletzten oder erkrankten in den menschlichen Körper1,2,3,4, oft durch eine Kombination der gewünschten Zelltypen, bioaktive Moleküle5,6und Biomaterialien7,8,9,10. Vor kurzem haben Gewebe-engineering-Technologien auch zunehmend angenommen, um in-vitro- Gewebe und Organ Modelle generieren, die wichtigen Funktionen von ihren Kollegen in Vivo für Anwendungen wie die Medikamentenentwicklung, Ersatz von konventionellen vereinfachenden planar Zelle Kulturen11,12,13,14,15,16,17,18,19zu imitieren. In beiden Situationen die Fähigkeit, komplexe Mikroarchitektur und hierarchische Struktur der menschlichen Gewebe rekapitulieren ist entscheidend in die Lage versetzen Funktionalität der technischen Gewebe10, und Möglichkeiten, um den technischen Geweben eine vaskuläre Netzwerk integrieren sind insbesondere der Nachfrage da Vaskularisierung eine der größten Herausforderungen auf dem Feld20,21,22,23 stellt.
Bis heute eine Vielzahl von Ansätzen wurden entwickelt in diesem Zusammenhang in einem Versuch, Blutgefäß Strukturen in veränderter Gewebe Konstrukte mit unterschiedlichem Erfolg8zu bauen. Beispielsweise können Selbstmontage von Endothelzellen zur Erzeugung von mikrovaskulären Netze24; Lieferung von angiogene Wachstumsfaktoren induziert nachhaltige Neovaskularisation25,26; Verwenden von vaskulären Vorläuferzellen und Perizyten erleichtert endothelial Zelle Wachstum und Montage24,27; Gestaltung von Gerüst Eigenschaften ermöglicht präzise Modulation der Vaskularisierung28,29; und Blatt-Zelltechnologie ermöglicht die bequeme Manipulation von vaskulären Schichtung30. Dennoch diese Strategien nicht die Fähigkeit zur Steuerung der räumlichen Strukturierung des Gefäßsystems, führt häufig zu zufälligen Verteilung der Blutgefäße innerhalb ein veränderter Gewebe Konstrukt und damit begrenzte Reproduzierbarkeit verleihen. In den letzten Jahren hat eine Klasse von Basistechnologien zur Lösung so eine Herausforderung, durch ihre unvergleichliche Vielseitigkeit der Hinterlegung komplexe Gewebe Muster am High Fidelity und Reproduzierbarkeit in eine automatisierte oder halbautomatisierte Weise31,32,33Bioprinting entwickelt. Opfer Bioprinting34,35,36,37,38, eingebettete Bioprinting39,40,41und hohlen Struktur Bioprinting/Biofabrication42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53 haben alle bewiesen die Machbarkeit Gefäß- oder vaskularisierte Gewebe zu erzeugen.
Alternativ eine mikrofluidischen Bioprinting Strategie, Microfibrous Gerüste zu fabrizieren vor kurzem entwickelt worden, wo ein Hybrid-Bioink bestehend aus Alginat und Gelatine Methacryloyl (GelMA) wurde durch den Kern einer konzentrischen Druckkopf und einen Kalzium-Chlorid (CaCl2) Lösung geliefert erfolgte durch den Außenmantel Fluss der Druckkopf54,55. Die Co-Extrusion der zwei Ströme durfte für sofortige physikalische Vernetzung der Alginat Komponente Mikrofaser Bildung zu ermöglichen, während spätere Photocrosslinking dauerhafte Stabilisierung der mehrschichtigen Microfibrous Gerüst gewährleistet. Der Hinweis fanden sich Endothelzellen gekapselt innerhalb der Bioprinted-Mikrofasern zu vermehren und migrieren zu den Peripherien der Mikrofasern vorausgesetzt Lumen-ähnliche Strukturen, die die vaskuläre Bett54,55nachgeahmt. Diese Bioprinted endothelialized vaskuläre Betten konnte anschließend gefüllt mit gewünschten weiterführenden Zelltypen, vaskularisierte Gewebe55weiter zu bauen. Dieses Protokoll bietet somit ein detailliertes Verfahren einer solchen mikrofluidische Bioprinting Strategie durch die konzentrische Düse Design, sorgt für bequeme Herstellung von vaskularisierte Gewebe für potenzielle Anwendungen in der Gewebetechnik und organoide Modellierung ermöglicht.

<table width="1270">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">Alginic acid sodium salt from brown algae</td>
			<td style="width:160px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:163px;">A0682</td>
			<td style="width:480px;">BioReagent, plant cell culture tested, low viscosity, powder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">Gelatin type A from porcine skin</td>
			<td style="width:160px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:163px;">G2500</td>
			<td>Gel strength 300</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:467px;height:42px;">Irgacure 2959 (2-Hydroxy-4&#39;-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone)</td>
			<td style="width:160px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:163px;">410896</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">HEPES buffer</td>
			<td style="width:160px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:163px;">H0887</td>
			<td>1 M, pH 7.0-7.6, sterile-filtered, BioReagent, suitable for cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:467px;height:42px;">Fetal bovine serum&#160;</td>
			<td style="width:160px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:163px;">10438026</td>
			<td>Qualified, heat-inactivated, USDA-approved regions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">Calcium chloride dihydrate</td>
			<td style="width:160px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:163px;">C5080</td>
			<td>BioXtra, &#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:467px;height:42px;">Phosphate buffered saline</td>
			<td style="width:160px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:163px;">10010023</td>
			<td>pH 7.4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">Human umbilical vein endothelial cells</td>
			<td style="width:160px;">Angio-Proteomie</td>
			<td style="width:163px;">cAP-0001</td>
			<td>Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">GFP-expressing human umbilical vein endothelial cells</td>
			<td style="width:160px;">Angio-Proteomie</td>
			<td style="width:163px;">cAP-0001GFP</td>
			<td>GFP-Expressing Human Umbilical Vein Endothelial Cells (GFPHUVECs)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">Endothelial cell growth medium</td>
			<td style="width:160px;">Lonza</td>
			<td style="width:163px;">CC-3162</td>
			<td>EGM-2 BulletKit</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:467px;height:42px;">Dulbecco&#8217;s Modified Eagle Medium&#160;</td>
			<td style="width:160px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:163px;">12430054</td>
			<td>High glucose, HEPES</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="width:467px;height:42px;">Sylgard 184 silicone elastomer kit</td>
			<td style="width:160px;">Ellsworth Adhesives</td>
			<td style="width:163px;">184 SIL ELAST KIT 0.5KG</td>
			<td>Clear 0.5 kg Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:467px;height:21px;">UV curing lamp system</td>
			<td style="width:160px;">Excelitas Technologies</td>
			<td style="width:163px;">OmniCure S2000</td>
			<td>Spot UV Light Curing System with Intelligent UV Sensor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic bioprinting for engineering vascularized tissues and organoids

Vaskularisierte Gewebe-Engineering konstruiert und Organellen wurde historisch schwierig. Hier beschreiben wir eine neuartige Methode basiert auf mikrofluidische Bioprinting um ein Gerüst mit mehrschichtigen interlacing Hydrogel Mikrofasern zu generieren. Um glatt zu erreichen war Bioprinting, ein Kern-Mantel mikrofluidischen Druckkopf enthält eine zusammengesetzte Bioink Formulierung aus den Kernfluss und die Vernetzung Lösung durchgeführt durch die Scheide-Fluss, extrudiert entworfen und auf die Bioprinter ausgestattet. Durch das Mischen Gelatine Methacryloyl (GelMA) mit Alginat, ein Polysaccharid, das momentane ionische Vernetzung in Anwesenheit von erfährt wählen Sie zweiwertige Ionen, gefolgt von einer sekundären Photocrosslinking der GelMA Komponente zur dauerhaften Stabilisierung zu erreichen, ein Microfibrous Gerüst konnte mit dieser Strategie der Bioprinting abgerufen werden. Wichtig ist, können die Endothelzellen gekapselt im Inneren der Bioprinted Mikrofasern die Lumen-ähnliche Strukturen wie das Gefäßsystem im Laufe der Kultur für 16 Tage bilden. Das endothelialized Microfibrous Gerüst kann als vaskuläre Bett weiterverwendet werden, um eine vaskularisierte Gewebe durch anschließende Aussaat des sekundären Zelltyps in den interstitiellen Raum der die Mikrofasern zu konstruieren. Mikrofluidische Bioprinting bietet eine allgemeine Strategie bequem Engineering vaskularisierte Gewebe bei High Fidelity.

Mikrofluidische Bioprinting Strategie ermöglicht Direktextrusion Bioprinting Microfibrous Gerüste mit dünnflüssigen Bioinks54,55. Wie in Abbildung 2A, ein Gerüst mit einer Größe von 6 × 6 × 6 mm mit3 &#62; 30 Schichten aus Mikrofasern Bioprinted innerhalb von 10 min werden könnte. Die sofortige ionische Vernetzung der Alginat-Komponente mit CaCl2 erlaub...

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Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Wir bieten ein generalisiertes Protokoll basiert auf einer mikrofluidische Bioprinting Strategie für engineering-ein Microfibrous Kreislauf Bett, wo eine sekundäre Zelle Art weiter in den interstitiellen Raum dieser Microfibrous Struktur, vaskularisierte Gewebe und Organellen zu generieren ausgesät werden konnte.

Mikrofluidische Bioprinting für Engineering durchblutet, Gewebe und Organellen

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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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 ...

Forschung

Biotechnik

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Elektro Faser-Gerüste von Poly (Glycerin-dodecandioat) für Ingenieurnervengewebe aus embryonalen Stammzellen der Maus

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

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