Name: microfluidic bioprinting for engineering vascularized tissues and organoids
Uploaded: 2017-08-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids at JoVE.com

Forfatterne bekrefter National Cancer Institute av den nasjonale institutter for helse veien for uavhengighet Award (K99CA201603).

Neonatal rotte cardiomyocytes brukes i denne protokollen ble isolert fra 2 dager gamle Sprague-Dawley rotter etter en veletablert prosedyren56 godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk komiteen ved Brigham and Women's Hospital.
1. instrumentering av Bioprinter
<ol>
	<li>Sette inn en mindre sløv nål (f.eks, 27 G, 1 tomme) som kjernen i midten av en større sløv nål (f.eks, 18 G, ½ tomme) som skjede å konstruere tolags, konsentrisk microflu...

Byggingen av ko-aksiale trykkhodet representerer et viktig skritt mot vellykket microfluidic bioprinting å tillate samtidig levering av både bioink fra kjernen og crosslinking agent av skjeden. Mens denne protokollen en eksempel trykkhodet ble opprettet med en 27G nål som kjernen og en 18G nål som skallet, kan det lett bli utvidet til en rekke kombinasjoner med forskjellige størrelser av nåler. Men vil endring i p størrelser, som resulterer i endringen flyt levert i hver fase, kreve ytterligere optimalisering av s...

Tissue engineering mål å generere funksjonelle vev erstatter som kan brukes til å erstatte, gjenopprette eller utvide disse skadet eller syke i menneskekroppen1,2,3,4, ofte gjennom en kombinasjon av ønsket celletyper, bioaktive molekyler5,6og biologisk materiale7,8,9,10. Flere nylig, vev engineering teknologi er også stadig vedtatt for å generere i vitro vev og organ modeller som etterligner viktige funksjoner av deres i vivo motparter, for programmer som narkotika utvikling, i erstatning av konvensjonelle over-forenklet plan celle kulturer11,12,13,14,15,16,17,18,19. I begge situasjoner, kunne recapitulate komplekse mikroarkitektur og hierarkisk struktur av menneskelig vev er kritisk i slik funksjonalitet av konstruert vev10, og spesielt måter å integrere en vaskulære nettverket i utvikling vev er etterspørsel siden endometrial blodkar presenterer en av de største utfordringene til feltet20,21,22,23.
Hittil har en rekke tilnærminger har blitt utviklet i denne forbindelse å bygge blod fartøy strukturer i utvikling vev konstruksjoner med ulike grader av suksessen8. For eksempel tillater selvstendig montering av endotelceller generering av mikrovaskulær nettverk24; levering av angiogenic vekstfaktorer induserer vedvarende neovascularization25,26; Bruk av vaskulær stamfar celler og pericytes forenkler endothelial cellevekst og montering24,27; utforme stillaset egenskaper gjør nøyaktig modulering av endometrial blodkar28,29; og celle ark teknologi gir mulighet for praktisk manipulasjon av vaskulær lagdeling30. Disse strategiene imidlertid ikke gi gave evnen til å kontrollere den romlige mønstre av blodkar, ofte fører til tilfeldig fordeling av blodkar i en konstruert vev konstruksjon og dermed begrenset reproduserbarhet. De siste årene har bioprinting dukket opp som en klasse av aktiveringsteknologier mot løsning av en slik utfordring, på grunn av sin enestående allsidighet av innskudd komplekse vev mønstre på Hi-Fi og reproduserbarhet en automatisert eller semi-automatisert måte31,32,33. Oppofrende bioprinting34,35,36,37,38, innebygd bioprinting39,40,41, og hul strukturen bioprinting/biofabrication42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53 har alle vist på muligheten å generere vaskulær eller Stangeriaceae vev.
Alternativt, en microfluidic bioprinting strategi å dikte microfibrous stillasene er nylig utviklet, der en hybrid bioink består av alginate og gelatin methacryloyl (GelMA) ble levert gjennom kjernen av en konsentrisk trykkhodet og veisalt (CaCl2) løsning ble gjennomført ytre skjede flyten av trykkhodet54,55. Co-ekstrudering av to renn tillatt for umiddelbar fysisk crosslinking av komponenten alginate å aktivere mikrofiber formasjon, mens påfølgende photocrosslinking sikret permanent stabilisering av flerlags microfibrous stillaset. Av notatet fant endotelceller innkapslet i bioprinted mikrofiber sprer og migrere mot utkanter av mikrofiber antar lumen-lignende strukturer som etterlignet vaskulær seng54,55. Disse bioprinted, endothelialized vaskulær senger kan deretter fylles med ønsket videregående celletyper ytterligere konstruere Stangeriaceae vev55. Denne protokollen gir dermed en detaljert prosedyre på slik microfluidic bioprinting strategi aktiveres av konsentriske munnstykke design, som sikrer praktisk fabrikasjon av Stangeriaceae vev for bruksmuligheter både tissue engineering og organoid modellering.

<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

Utvikling Stangeriaceae vev konstruerer og organoids har vært historisk utfordrende. Her beskriver vi en ny metode basert på microfluidic bioprinting til å generere et stillas med flerlags interlacing hydrogel mikrofiber. For å oppnå jevn ble bioprinting, en kjerne-skjede microfluidic trykkhodet inneholder sammensatte bioink formulering heves fra kjernen flyten og crosslinking løsningen båret av sliren strømmen, designet og montert på bioprinter. Ved å blande gelatin methacryloyl (GelMA) med alginate, et polysakkarid som gjennomgår øyeblikkelig ioniske crosslinking i nærvær av Velg divalent ioner, etterfulgt av en sekundær photocrosslinking i komponenten GelMA å oppnå varig stabilisering, en microfibrous stillaset kan oppnås ved hjelp av denne bioprinting-strategien. Viktigere, kan endotelceller innkapslet inne bioprinted mikrofiber danne lumen-lignende strukturer som ligner på blodkar i løpet av kultur for 16 dager. Endothelialized microfibrous stillaset kan brukes som en vaskulær seng videre for å konstruere en vascularized vev gjennom etterfølgende såing av sekundær celle type i den interstitielle rommet av mikrofiber. Microfluidic bioprinting gir en generalisert strategi i praktisk engineering Stangeriaceae vev på Hi-Fi.

Microfluidic bioprinting strategien gir direkte ekstrudering bioprinting av microfibrous stillaser med lav viskositet bioinks54,55. Som vist i figur 2A, en stillaset størrelse 6 × 6 × 6 mm3 inneholder &#62; 30 lag av mikrofiber kunne bioprinted i 10 min. Den umiddelbare ioniske crosslinking av komponenten alginate med CaCl2 tillatt for utmerket konstruksjonssi...

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids at JoVE.com

Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Vi tilbyr en generalisert protokoll basert på en microfluidic bioprinting strategi for tekniske en microfibrous vaskulære seng, hvor en sekundær celle type kan være ytterligere sådd i den interstitielle rommet med denne microfibrous strukturen til å generere Stangeriaceae vev og organoids.

Microfluidic Bioprinting for utvikling Stangeriaceae vev og Organoids

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation

Engineering skjelettmuskulatur vev fra Murine Myoblast stamceller og anvendelse 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 ...

Electrospun Fibrous Scaffolds of Poly(glycerol-dodecanedioate) for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Elektrospunnede Fibrøst Stillaser av Poly (glyserol-dodecanedioate) for Ingeniør nervevev Fra Mus embryonale stamceller

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

Engineering Three-dimensional Epithelial Tissues Embedded within Extracellular Matrix

Engineering Tredimensjonal epitelvev innebygd i ekstracellulær matriks

The architecture of branched organs such as the lungs, kidneys, and mammary glands arises through the developmental process of branching morphogenesis, ...

Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering

Microfluidic Buffer Exchange for Forstyrrelsesfri Micro / partikler Cell Engineering

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic ...

Automated Robotic Dispensing Technique for Surface Guidance and Bioprinting of Cells

Automatisert Robotic Leveringen Teknikk for Surface Veiledning og Bioprinting Celler

This manuscript describes the introduction of cell guidance features followed by the direct delivery of cells to these features in a hydrogel bioink using ...

The Arteriovenous (AV) Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

Den Arteriovenøs (AV) Loop i et lite dyr modell for å studere Angiogenese og vaskularisert Tissue Engineering

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in ...

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

Bioprinting brusk og huden vev Analogs utnytte en roman passiv miksing enhet teknikk for Bioink Precellularization

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

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

To metoder for Decellularization av anlegget vev for Tissue Engineering programmer

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

Microfluidic Model to Mimic Initial Event of Neovascularization

Mikrofluidisk modell for å etterligne første hendelse av neovaskularisering

Neovascularization is usually initialized from an existing normal vasculature and the biomechanical microenvironment of endothelial cells (ECs) in the ...

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

3D Bioprinting av Murine Cortical Astrocytes for Engineering Neural-Lignende Vev

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