Name: microfluidic bioprinting for engineering vascularized tissues and organoids
Uploaded: 2017-08-11T13:00:00
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Gli autori riconoscono il National Cancer Institute della istituti nazionali di salute via indipendenza Award (K99CA201603).

I cardiomiociti neonatali del ratto utilizzati nel presente protocollo sono stati isolati dai ratti Sprague-Dawley 2-giorno-vecchio seguendo una procedura consolidata56 approvato dal comitato di utilizzo presso il Brigham and Women Hospital e istituzionali Animal Care.
1. strumentazione del Bioprinter
<ol>
	<li>Inserire un ago più piccolo (ad es., 27 G, 1 pollice) come il nucleo nel centro di un ago più grande (ad es., 18 G, ½ pollice) come la gua...

Costruzione della testina di stampa co-axial rappresenta un passo fondamentale verso il successo microfluidici multimateriali per consentire per la consegna simultanea di entrambe le bioink dal nucleo e l'agente di reticolazione dalla guaina. Mentre in questo protocollo un testina di stampa di esempio è stato creato utilizzando un ago da 27G come il nucleo e un ago da 18G come la shell, può essere facilmente estesa ad una varietà di combinazioni con diverse dimensioni di aghi. Tuttavia, l'alterazione nelle dimensioni ...

Obiettivi ingegneria del tessuto per generare sostituti del tessuto funzionale che possono essere utilizzati per sostituire, ripristinare o aumentare quelli feriti o malati nel corpo umano1,2,3,4, spesso attraverso una combinazione di tipi di cella desiderata, molecole bioattive5,6e biomateriali7,8,9,10. Più recentemente, tecnologie di ingegneria del tessuto inoltre sono state sempre più adottate per generare in vitro del tessuto e dell'organo modelli che simulano le funzioni importanti delle loro controparti in vivo , per applicazioni quali lo sviluppo di farmaci, in sostituzione del convenzionale cella planare troppo semplificata culture11,12,13,14,15,16,17,18,19. In entrambe le situazioni, la capacità di ricapitolare la microarchitettura complesso e la struttura gerarchica dei tessuti umani è fondamentale per l'attivazione di funzionalità dei tessuti ingegnerizzati10, e in particolare, ci sono modi per integrare una rete vascolare nei tessuti ingegnerizzati sono della domanda poiché vascolarizzazione presenta una delle più grandi sfide per il campo20,21,22,23.
Ad oggi, una varietà di approcci sono stati sviluppati a questo proposito nel tentativo di costruire strutture di vaso sanguigno in costrutti di tessuto ingegnerizzato con vari gradi di successo8. Ad esempio, auto-assemblaggio delle cellule endoteliali che consente per la generazione di reti microvascolare24; consegna di fattori di crescita angiogenici induce neovascolarizzazione sostenuta25,26; uso di cellule progenitrici vascolari e periciti facilita la crescita delle cellule endoteliali e Assemblea24,27; progettazione di scaffold proprietà consente una modulazione precisa della vascolarizzazione28,29; e cella foglio tecnologia consente la manipolazione conveniente di stratificazione vascolare30. Tuttavia, queste strategie non conferire la possibilità di controllare la campitura spaziale del sistema vascolare, conducente spesso alla distribuzione casuale dei vasi sanguigni all'interno di un costrutto di tessuto ingegnerizzato e così limitata riproducibilità. Durante questi ultimi anni multimateriali sono emerso come una classe di tecnologie verso la soluzione di una tale sfida, grazie alla loro versatilità senza pari di modelli complessi tessuto ad alta fedeltà e riproducibilità di deposito in un modo automatico o semi-automatico31,32,33. Multimateriali sacrificale34,35,36,37,38, embedded multimateriali39,40,41e struttura cava multimateriali/biofabrication42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53 hanno tutti dimostrato la fattibilità di generazione dei tessuti vascolari o vascularized.
In alternativa, una strategia di multimateriali microfluidici per fabbricare microfibrous ponteggi sono state recentemente sviluppate, dove un bioink ibrido composto di alginato e gelatina methacryloyl (GelMA) è stato consegnato attraverso il nucleo di una testina di stampa concentrico e una soluzione di cloruro di calcio (CaCl2) è stato trasportato attraverso il flusso di guaina esterna della testina di stampa54,55. La co-estrusione dei due flussi di permesso per reticolazione fisica immediata del componente alginato per consentire la formazione in microfibra, mentre photocrosslinking successivi assicurata stabilizzazione permanente dell'impalcatura multistrato microfibrous. Di nota, cellule endoteliali incapsulate all'interno delle microfibre di bioprinted sono state trovate a proliferare e migrare verso le periferie delle microfibre assumendo lumen-come le strutture che ha imitato il letto vascolare54,55. Questi bioprinted, endotelizzati letti vascolari potrebbero essere successivamente popolati con desiderato tipi di cella secondaria ulteriormente costruire tessuti vascolarizzati55. Questo protocollo fornisce così una procedura dettagliata di tale microfluidici multimateriali strategia attivata dal design ugello concentrici, che assicura conveniente fabbricazione di tessuti vascolarizzati per potenziali applicazioni in ingegneria tissutale e modellazione organoid.

<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

Vascularized del tessuto di ingegneria costruisce e organoids è stato storicamente impegnativo. Qui descriviamo un nuovo metodo basato su microfluidici multimateriali per generare un'impalcatura con interlacciamento idrogel microfibre di multistrato. Per raggiungere liscia multimateriali, contenente una formulazione bioink composito estrusa dal flusso di anima e la soluzione di reticolazione trasportato dal flusso di guaina, una testina di stampa per la microfluidica core-guaina è stato progettato e montato sulla bioprinter. Mescolando la gelatina methacryloyl (GelMA) con alginato, selezionare un polisaccaride che subisce la reticolazione istantanea ionico in presenza di ioni bivalenti, seguiti da un photocrosslinking secondario del componente GelMA di ottenere stabilizzazione permanente, un'impalcatura di microfibrous poteva essere ottenuta usando questa strategia multimateriali. D'importanza, le cellule endoteliali incapsulate all'interno delle microfibre bioprinted possono formare il lume-come le strutture che assomiglia al sistema vascolare nel corso di cultura per 16 giorni. L'impalcatura endotelizzati microfibrous può essere ulteriormente utilizzato come un letto vascolare per costruire un tessuto vascolarizzato attraverso successive semina del tipo cella secondaria nello spazio interstiziale delle microfibre. Microfluidica multimateriali fornisce una strategia generalizzata in conveniente ingegneria dei tessuti vascolarizzati in alta fedeltà.

La strategia di multimateriali microfluidici consente per estrusione diretta multimateriali di ponteggi di microfibrous utilizzando bassa viscosità bioinks54,55. Come illustrato nella Figura 2A, un'impalcatura con una dimensione di 6 × 6 × 6 mm3 contenente &#62; 30 strati di microfibre potrebbero essere bioprinted entro 10 min. La reticolazione immediata ionica del compo...

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Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Forniamo un protocollo generalizzato basato su una strategia di multimateriali microfluidici per un letto vascolare di microfibrous, dove un tipo di cellula secondaria potrebbe essere ulteriormente seminato nello spazio interstiziale di questa struttura di microfibrous per generare organoids e tessuti vascolarizzati di ingegneria.

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