Name: preparation of chitosan-based injectable hydrogels and its application in 3d cell culture
Uploaded: 2017-09-29T14:00:00
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<ol>
	<li>Hoffman, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+biomedical+applications.">Hydrogels for biomedical applications.</a> Adv. Drug. Deliver. Rev. 64, 18-23 (2012).</li><li>Seliktar, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+cell-compatible+hydrogels+for+biomedical+applications.">Designing cell-compatible hydrogels for biomedical applications.</a> Science. 336 (6085), 1124-1128 (2012).</li><li>Tibbitt, M. W., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+as+extracellular+matrix+mimics+for+3D+cell+culture.">Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture.</a> Biotechnol. Bioeng. 103 (4), 655-663 (2009).</li><li>Sawicki, L. 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Chem. 3 (12), 3235-3238 (2012).</li><li>Zhang, Y., Tao, L., Li, S., Wei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+multiresponsive+and+dynamic+chitosan-based+hydrogels+for+controlled+release+of+bioactive+molecules.">Synthesis of multiresponsive and dynamic chitosan-based hydrogels for controlled release of bioactive molecules.</a> Biomacromolecules. 12 (8), 2894-2901 (2011).</li><li>Cao, L., 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=An+injectable+hydrogel+formed+by+in+situ+cross-linking+of+glycol+chitosan+and+multi-benzaldehyde+functionalized+PEG+analogues+for+cartilage+tissue+engineering.">An injectable hydrogel formed by in situ cross-linking of glycol chitosan and multi-benzaldehyde functionalized PEG analogues for cartilage tissue engineering.</a> J. Mater. Chem. B. 3 (7), 1268-1280 (2015).</li><li>Ding, F., 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+dynamic+and+self-crosslinked+polysaccharide+hydrogel+with+autonomous+self-healing+ability.">A dynamic and self-crosslinked polysaccharide hydrogel with autonomous self-healing ability.</a> Soft Matter. 11 (20), 3971-3976 (2015).</li><li>Wei, Z., 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=Self-healing+gels+based+on+constitutional+dynamic+chemistry+and+their+potential+applications.">Self-healing gels based on constitutional dynamic chemistry and their potential applications.</a> Chem. Soc. Rev. 43 (23), 8114-8131 (2014).</li><li>Li, Y., 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=Modulus-regulated+3D-cell+proliferation+in+an+injectable+self-healing+hydrogel.">Modulus-regulated 3D-cell proliferation in an injectable self-healing hydrogel.</a> Colloid. Surface. B. 149, 168-173 (2017).</li><li>Tseng, T. C., 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=An+Injectable,+Self&#8208;Healing+Hydrogel+to+Repair+the+Central+Nervous+System.">An Injectable, Self&#8208;Healing Hydrogel to Repair the Central Nervous System.</a> Adv. Mater. 27 (23), 3518-3524 (2015).</li><li>Yu, L., Ding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable+hydrogels+as+unique+biomedical+materials.">Injectable hydrogels as unique biomedical materials.</a> Chem. Soc. Rev. 37 (8), 1473-1481 (2008).</li><li>Yang, L., 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=Improving+Tumor+Chemotherapy+Effect+by+Using+an+Injectable+Self-healing+Hydrogel+as+Drug+Carrier.">Improving Tumor Chemotherapy Effect by Using an Injectable Self-healing Hydrogel as Drug Carrier.</a> Polym. Chem. , (2017).</li><li>Zhang, Y., 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+magnetic+self-healing+hydrogel.">A magnetic self-healing hydrogel.</a> Chem. Commun. 48 (74), 9305-9307 (2012).</li><li>Zhang, Y., 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=Synthesis+of+an+injectable,+self-healable+and+dual+responsive+hydrogel+for+drug+delivery+and+3D+cell+cultivation.">Synthesis of an injectable, self-healable and dual responsive hydrogel for drug delivery and 3D cell cultivation.</a> Polym. Chem. 8 (3), 537-534 (2017).</li><li>Yang, C., Tibbitt, M. W., Basta, L., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+memory+and+dosing+influence+stem+cell+fate.">Mechanical memory and dosing influence stem cell fate.</a> Nat. Mater. 13 (6), 645-652 (2014).</li><li>Geerligs, M., Peters, G. W., Ackermans, P. A., Oomens, C. W., Baaijens, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+viscoelastic+behavior+of+subcutaneous+adipose+tissue.">Linear viscoelastic behavior of subcutaneous adipose tissue.</a> Biorheology. 45 (6), 677-688 (2008).</li><li>Banerjee, 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=The+influence+of+hydrogel+modulus+on+the+proliferation+and+differentiation+of+encapsulated+neural+stem+cells.">The influence of hydrogel modulus on the proliferation and differentiation of encapsulated neural stem cells.</a> Biomaterials. 30 (27), 4695-4699 (2009).</li><li>Benoit, D. S., Schwartz, M. P., Durney, A. R., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+functional+groups+for+controlled+differentiation+of+hydrogel-encapsulated+human+mesenchymal+stem+cells.">Small functional groups for controlled differentiation of hydrogel-encapsulated human mesenchymal stem cells.</a> Nat. Mater. 7 (10), 816-823 (2008).</li></ol>

इस प्रोटोकॉल में प्रस्तुत hydrogel (चित्रा 1) दो मुख्य घटक है: प्राकृतिक बहुलक ग्लाइकोल chitosan और एक सिंथेटिक benzaldehyde समाप्त बहुलक gelator DF खूंटी, जो दोनों ही संगत सामग्री हैं । संश्लेषण की DF खूंटी एक एक कदम सं...

Hydrogels पानी और नरम यांत्रिक गुणों की बड़ी मात्रा के साथ crosslinked बहुलक सामग्री रहे हैं, और वे कई जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया गया है1,2। Hydrogels एक नरम और गीला वातावरण की पेशकश कर सकते हैं, जो बहुत vivo मेंकोशिकाओं के लिए शारीरिक परिवेश के समान है । इसलिए, hydrogels 3 डी सेल संस्कृति3,4के लिए सबसे लोकप्रिय पाड़ों में से एक बन गए हैं । 2d पेट्री डिश सेल संस्कृति की तुलना में, 3 डी सेल संस्कृति जल्दी से उंनत किया है एक extracellular मैट्रिक्स (ECM) की पेशकश करने के लिए कोशिकाओं से संपर्क करें और प्रसार और भेदभाव प्रयोजनों के लिए इकट्ठा करने के लिए microenvironment नकल उतारा5। इसके अतिरिक्त, प्राकृतिक पॉलिमर युक्त hydrogels जैव संगत और कोशिकाओं के लिए पैदा और अंतर3के लिए वातावरण को बढ़ावा देने की पेशकश कर सकता है । Hydrogels सिंथेटिक पॉलिमर से व्युत्पंन उनके सरल और स्पष्ट घटकों, जो पशु मूल प्रोटीन या वायरस की तरह जटिल प्रभावों को बाहर करने के लिए पसंद कर रहे हैं । 3 डी सेल संस्कृति, hydrogels है कि आसानी से तैयार कर रहे है और एक सुसंगत संपत्ति है के लिए सभी hydrogel उंमीदवारों के बीच हमेशा पसंद कर रहे हैं । सुविधा के लिए hydrogel के गुणों को समायोजित करने के लिए विभिंन अनुसंधान आवश्यकताओं फिट के रूप में अच्छी तरह से6महत्वपूर्ण है ।
यहां हम एक ग्लाइकोल chitosan आधारित गतिशील िमीन रसायन विज्ञान, जो 3 डी सेल संस्कृति7के लिए एक बहुमुखी hydrogel मंच बन जाता है का उपयोग hydrogel के एक सतही तैयारी परिचय । इस विधि में, hydrogel के नेटवर्क के फ्रेम स्थापित करने के लिए प्रसिद्ध जैव-संगत ग्लाइकोल chitosan का उपयोग किया जाता है । इसके एमिनो समूहों बहुलक gelator के रूप में एक benzaldehyde समाप्त पॉलीथीन ग्लाइकोल के साथ प्रतिक्रिया कर रहे है crosslinkages के hydrogels के रूप में गतिशील िमीन बांड के रूप में8। गतिशील िमीन बांड फार्म और reversibly और उत्तरदायी परिवेश को विघटित कर सकते हैं, यांत्रिक समायोज्य crosslinked नेटवर्क के साथ hydrogels endowing9,10,11. अपने उच्च जल सामग्री, जैव संगत सामग्री, और समायोज्य यांत्रिक शक्तियों के कारण, hydrogel सफलतापूर्वक 3 डी सेल संस्कृति12,13में L929 कोशिकाओं के लिए एक पाड़ के रूप में लागू किया जाता है । यहां प्रोटोकॉल प्रक्रियाओं का विवरण, बहुलक gelator संश्लेषण सहित, hydrogel तैयारी, सेल embedding, और 3 डी सेल संवर्धन ।
hydrogel भी अपनी बहु सहित अपने गतिशील िमीन crosslinkages के कारण कई अंय सुविधाओं से पता चलता है, विभिंन जैव उत्तेजनाओं (एसिड/पीएच, विटामिन बी-6 व्युत्पंन pyridoxal, प्रोटीन papain, आदि) के लिए उत्तरदाई है, यह दर्शाता है कि hydrogel हो सकता है शारीरिक परिस्थितियों के तहत विघटित करने के लिए प्रेरित8। hydrogel भी आत्म-चंगा और इंजेक्शन है, जिसका अर्थ है hydrogel एक न्यूनतम इनवेसिव इंजेक्शन विधि के माध्यम से administrated जा सकता है और दवा और सेल प्रसव में एक लाभ प्राप्त14,15. कार्यात्मक additives या विशिष्ट डिजाइन बहुलक gelators जोड़कर, hydrogel चुंबकीय, तापमान, पीएच उत्तरदायी, आदि16,17 है, जो पूरा कर सकता है जैसे विशिष्ट गुणों को पाने के लिए संगत है अनुसंधान आवश्यकताओं की व्यापक रेंज । उन गुणों hydrogel की क्षमता को उजागर करने के लिए दवाओं और दोनों विट्रो में और vivo में जैव चिकित्सा अनुसंधान और अनुप्रयोगों में कोशिकाओं के लिए एक इंजेक्शन एकाधिक वाहक हो ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1151">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:276px;">Glycol chitosan</td>
			<td style="width:360px;">Wako Pure Chemical Industries</td>
			<td style="width:131px;">39280-86-9</td>
			<td style="width:385px;">90% degree of deacetylation</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">4-Carboxybenzaldehyde</td>
			<td>Shanghai Aladdin&#160;Bio-Chem Technology Co.,LTD</td>
			<td>619-66-9</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">N, N&#39;-dicyclohexylcarbodiimide</td>
			<td>Shanghai Aladdin&#160;Bio-Chem Technology Co.,LTD</td>
			<td>538-75-0</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Calcium chloride anhydrous</td>
			<td>Shanghai Aladdin&#160;Bio-Chem Technology Co.,LTD</td>
			<td>10043-52-4</td>
			<td>96%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">4-dimethylamiopryidine</td>
			<td>Shanghai Aladdin&#160;Bio-Chem Technology Co.,LTD</td>
			<td>1122-58</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Polyethyleneglycol</td>
			<td>Sino-pharm Chemical Reagent</td>
			<td>5254-43-7</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tetrahydrofuran</td>
			<td>Sino-pharm Chemical Reagent</td>
			<td>109-99-9</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Toluene</td>
			<td>Sino-pharm Chemical Reagent</td>
			<td>108-88-3</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ethyl ether</td>
			<td>Sino-pharm Chemical Reagent</td>
			<td>60-29-7</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acetic acid</td>
			<td>Sino-pharm Chemical Reagent</td>
			<td>64-19-7</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Anhydrous CaCl2</td>
			<td>Sino-pharm Chemical Reagent</td>
			<td>10043-52-4</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fluorescein diacetate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>596-09-8</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Propidium iodide&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>25535-16-4</td>
			<td>94%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">RPMI-1640 culture media</td>
			<td>Gibco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fetal bovine serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Trypsin-EDTA</td>
			<td>Gibco</td>
			<td></td>
			<td>0.25%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PBS</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td></td>
			<td>0.01 M</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Penicillin streptomycin solution</td>
			<td>Hyclone</td>
			<td></td>
			<td>10,000 U/mL</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Rheometer</td>
			<td>TA Instrument</td>
			<td></td>
			<td>AR-G2</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Confocal microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>710-3channel</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">L929 Cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td></td>
			<td>NCTC clone 929; L cell, L929, derivative of Strain L</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Evaporator</td>
			<td>EYELA</td>
			<td></td>
			<td>N-1100</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">48 guage needle</td>
			<td>ShanghaiZhiyu Medical Material Co., LTD</td>
			<td></td>
			<td>48-guage</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td>DM3000 B</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Microscope software</td>
			<td>Imaris</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Heat gun</td>
			<td>Confu</td>
			<td></td>
			<td>KF-5843&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Petri dish</td>
			<td>NEST</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of chitosan-based injectable hydrogels and its application in 3d cell culture

प्रोटोकॉल गतिशील िमीन रसायन का उपयोग कर chitosan-आधारित hydrogels तैयार करने के लिए एक सतही, कुशल, और बहुमुखी विधि प्रस्तुत करता है । hydrogel एक संश्लेषित benzaldehyde समाप्त बहुलक gelator के साथ ग्लाइकोल chitosan के समाधान के मिश्रण से तैयार है, और hydrogels कुशलतापूर्वक कमरे के तापमान पर कई मिनट में प्राप्त कर रहे हैं । ग्लाइकोल chitosan, बहुलक gelator, और जल सामग्री के बीच अनुपात अलग करके, विभिंन जमाना बार और कठोरता के साथ बहुमुखी hydrogels प्राप्त कर रहे हैं । क्षतिग्रस्त होने पर, hydrogel अपने दिखावे और मापांक को ठीक कर सकता है, crosslinkages के रूप में गतिशील िमीन बांड के reversibility के कारण । यह स्व-चंगा संपत्ति hydrogel इंजेक्शन प्रक्रिया के बाद से यह स्व-निचोड़ा टुकड़े से एक अभिंन थोक hydrogel को चंगा किया जा सकता है के लिए सक्षम बनाता है । hydrogel भी कई जैव सक्रिय गतिशील िमीन बांड के विभिंन equilibration स्थितियों के कारण उत्तेजनाओं के लिए बहु उत्तरदाई है । इस hydrogel के रूप में पुष्टि की थी जैव संगत, और L929 माउस fibroblast कोशिकाओं मानक प्रक्रियाओं के बाद एंबेडेड थे और सेल प्रसार आसानी से एक 3d सेल खेती की प्रक्रिया द्वारा मूल्यांकन किया गया था । hydrogel अलग अनुसंधान के लिए एक समायोज्य मंच की पेशकश कर सकते हैं, जहां कोशिकाओं के लिए एक 3 डी वातावरण की एक शारीरिक नकल लाभ है । अपनी बहु के साथ उत्तरदायी, आत्म चंगा, और इंजेक्शन गुण, hydrogels संभावित भविष्य में जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में दवाओं और कोशिकाओं के लिए कई वाहक के रूप में लागू किया जा सकता है.

hydrogel तैयारी पर इस प्रोटोकॉल और 3d सेल संस्कृति के रूप में इसके उपयोग के एक योजनाबद्ध प्रस्तुति चित्रा 1में की पेशकश की है । hydrogel की सामग्री और विभिंन यांत्रिक शक्तियों के साथ तैयार अनुपात की जान?...

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Preparation of Chitosan-based Injectable Hydrogels and Its Application in 3D Cell Culture

यहाँ हम गतिशील िमीन रसायन का उपयोग कर chitosan आधारित इंजेक्शन hydrogels की एक सतही तैयारी का वर्णन. hydrogel के यांत्रिक शक्ति और 3 डी सेल संस्कृति में अपने आवेदन को समायोजित करने के तरीके प्रस्तुत कर रहे हैं ।

Chitosan आधारित इंजेक्शन Hydrogels और 3 डी सेल संस्कृति में अपने आवेदन की तैयारी

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

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