Name: novel process for 3d printing decellularized matrices
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices at JoVE.com

Dit project werd gedeeltelijk gefinancierd door een subsidie van de pediatrische orthopedische maatschappij van Noord-Amerika (POSNA) en de National Institutes of Health verlenen NIBIB R21EB025378-01 (verkennend Bioengineering onderzoeksbeurs).

1. verkrijgen en voorbewerken microsferen
<ol><li>Microbolletjes van de producten met de gewenste matrix ingekapseld (PLA-DM)2. Opmerking: Het is noodzakelijk dat de microsferen van uniforme grootte zijn. Om deze reden is het van essentieel belang de microsferen vóór gebruik zeven. Hoewel matrix decellularization en inkapseling hebben al gedetailleerd in eerdere publicaties2, volgt een korte samenvatting van het proces.<ol>
<li>Ten eerste oogst kraakbeen stekkers van...

<ol>
	<li>Hutchmaker, D., Teoh, S., Zein, I., Ng, K. W., Schantz, J. -. T., Leahy, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Fabrication+of+a+3D+Scaffold+for+Tissue+Engineering+Bone.">Design and Fabrication of a 3D Scaffold for Tissue Engineering Bone.</a> Synthetic Bioabsorbable Polymers and Implants. 15 (2), 845-847 (1988).</li><li>Ghosh, P., Gruber, S. M. S., Lin, C. -. Y., Whitlock, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microspheres+containing+decellularized+cartilage+induce+chondrogenesis+and+remain+functional+after+incorporation+within+a+poly(caprolactone)+filament+useful+for+fabricating+a+3D+scaffold.">Microspheres containing decellularized cartilage induce chondrogenesis and remain functional after incorporation within a poly(caprolactone) filament useful for fabricating a 3D scaffold.</a> Biofabrication. , (2018).</li><li>Partington, 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=Biochemical+changes+caused+by+decellularization+may+compromise+mechanical+integrity+of+tracheal+scaffolds.">Biochemical changes caused by decellularization may compromise mechanical integrity of tracheal scaffolds.</a> Acta Biomaterialia. 9 (2), 5251-5261 (2013).</li><li>Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffolds+in+tissue+engineering+bone+and+cartilage.">Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage.</a> Biomaterials. 21 (24), 2529-2543 (2000).</li><li>Kang, H., Hollister, S. J., La Marca, F., Park, P., Lin, C. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+biodegradable+lumbar+interbody+fusion+cage+design+and+fabrication+using+integrated+global-local+topology+optimization+with+laser+sintering.">Porous biodegradable lumbar interbody fusion cage design and fabrication using integrated global-local topology optimization with laser sintering.</a> Journal of biomechanical engineering. 135 (10), 101013-101018 (2013).</li><li>Kang, H., Lin, C. Y., Hollister, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topology+optimization+of+three+dimensional+tissue+engineering+scaffold+architectures+for+prescribed+bulk+modulus+and+diffusivity.">Topology optimization of three dimensional tissue engineering scaffold architectures for prescribed bulk modulus and diffusivity.</a> Structural and Multidisciplinary Optimization. 42 (4), 633-644 (2010).</li><li>Lin, C. -. 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=Functional+bone+engineering+using+ex+vivo.+gene+therapy+and+topology-optimized,+biodegradable+polymer+composite+scaffolds.">Functional bone engineering using ex vivo. gene therapy and topology-optimized, biodegradable polymer composite scaffolds.</a> Tissue Engineering. 11 (9-10), 1589-1598 (2005).</li><li>Lin, C. -. Y., Hsiao, C. -. C., Chen, P. -. Q., Hollister, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interbody+Fusion+Cage+Design+Using+Integrated+Global+Layout+and+Local+Microstructure+Topology+Optimization.">Interbody Fusion Cage Design Using Integrated Global Layout and Local Microstructure Topology Optimization.</a> Spine. 29 (16), 1747-1754 (2004).</li><li>Zopf, D., Hollister, S., Nelson, M., Ohye, R., Green, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioresorbable+Airway+Splint+Created+with+a+Three-Dimensional+Printer.">Bioresorbable Airway Splint Created with a Three-Dimensional Printer.</a> New England Journal of Medicine. 368 (21), 2043-2045 (2013).</li><li>Pati, F., Song, T. H., Rijal, G., Jang, J., Kim, S. W., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ornamenting+3D+printed+scaffolds+with+cell-laid+extracellular+matrix+for+bone+tissue+regeneration.">Ornamenting 3D printed scaffolds with cell-laid extracellular matrix for bone tissue regeneration.</a> Biomaterials. 37, 230-241 (2015).</li><li>Zhang, 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=The+effect+of+interface+microstructure+on+interfacial+shear+strength+for+osteochondral+scaffolds+based+on+biomimetic+design+and+3D+printing.">The effect of interface microstructure on interfacial shear strength for osteochondral scaffolds based on biomimetic design and 3D printing.</a> Materials Science and Engineering C. 46, 10-15 (2015).</li><li>Williams, J. M., 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=tissue+engineering+using+polycaprolactone+scaffolds+fabricated+via.+selective+laser+sintering.">tissue engineering using polycaprolactone scaffolds fabricated via. selective laser sintering.</a> Biomaterials. 26 (23), 4817-4827 (2005).</li><li>Monibi, F. A., Cook, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-Derived+Extracellular+Matrix+Bioscaffolds:+Emerging+Applications+in+Cartilage+and+Meniscus+Repair.">Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioscaffolds: Emerging Applications in Cartilage and Meniscus Repair.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. , (2017).</li><li>Wiles, K., Fishman, J., Coppi, P., Birchall, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Host+Immune+Response+to+Tissue-Engineered+Organs:+Current+Problems+and+Future+Directions.">The Host Immune Response to Tissue-Engineered Organs: Current Problems and Future Directions.</a> Tissue Engineering Part B: Reviews. 22 (3), (2016).</li><li>Sutherland, A. J., Detamore, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+Microsphere-Based+Scaffolds+Containing+Decellularized+Cartilage.">Bioactive Microsphere-Based Scaffolds Containing Decellularized Cartilage.</a> Macromolecular Bioscience. , (2015).</li><li>Whitlock, P. W., Smith, T. L., Poehling, G. G., Shilt, J. S., Van Dyke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+naturally+derived,+cytocompatible,+and+architecturally+optimized+scaffold+for+tendon+and+ligament+regeneration.">A naturally derived, cytocompatible, and architecturally optimized scaffold for tendon and ligament regeneration.</a> Biomaterials. , (2007).</li><li>Whitlock, P. 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=Effect+of+cyclic+strain+on+tensile+properties+of+a+naturally+derived,+decellularized+tendon+scaffold+seeded+with+allogeneic+tenocytes+and+associated+messenger+RNA+expression.">Effect of cyclic strain on tensile properties of a naturally derived, decellularized tendon scaffold seeded with allogeneic tenocytes and associated messenger RNA expression.</a> Journal of surgical orthopaedic advances. 22 (3), 224-232 (2013).</li><li>Whitlock, P. 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=A+novel+process+for+optimizing+musculoskeletal+allograft+tissue+to+improve+safety,+ultrastructural+properties,+and+cell+infiltration.">A novel process for optimizing musculoskeletal allograft tissue to improve safety, ultrastructural properties, and cell infiltration.</a> Journal of Bone and Joint Surgery - Series A. 94 (16), 1458-1467 (2012).</li><li>Schultz, G. S., Davidson, J. M., Kirsner, R. S., Herman, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Reciprocity+in+the+Wound+Microenvironment.">Dynamic Reciprocity in the Wound Microenvironment.</a> Wound Repair Regeneration. 19 (2), 134-148 (2012).</li><li>Benders, K. E. M., van Weeren, P. R., Badylak, S. F., Saris, D. B. F., Dhert, W. J. A., Malda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+matrix+scaffolds+for+cartilage+and+bone+regeneration.">Extracellular matrix scaffolds for cartilage and bone regeneration.</a> Trends in Biotechnology. 31 (3), 169-176 (2013).</li><li>Crapo, P., Gilbert, T., Badylak, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+tissue+and+whole+organ+decellularization+processes.">An overview of tissue and whole organ decellularization processes.</a> Biomaterials. 32 (12), 3233-3243 (2011).</li><li>Guan, 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=Porcine+kidneys+as+a+source+of+ECM+scaffold+for+kidney+regeneration.">Porcine kidneys as a source of ECM scaffold for kidney regeneration.</a> Materials Science and Engineering C. 56, 451-456 (2015).</li><li>Dean, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+studies+with+alkaline+phosphatase+in+the+presence+and+absence+of+inhibitors+and+divalent+cations.">Kinetic studies with alkaline phosphatase in the presence and absence of inhibitors and divalent cations.</a> Biochemistry and Molecular Biology Education. 30 (6), 401-407 (2002).</li></ol>

Beide matrices decellularized en 3D gedrukte PCL-steigers, onafhankelijk is gebleken dat hechting en proliferatie van cellen, het valideren van hun gebruik voor osteochondrale herstellen10,11,12. Het gebruik van decellularized matrix in engineering benaderingen voor weefselherstel een onderwerp geweest van veel belang en het succes in het recente verleden2,3,<...

Huidige weefsel engineering technieken voor klinische toepassingen zoals bot, kraakbeen, pezen en gewrichtsbanden wederopbouw auto- en allografts gebruiken voor het herstellen van beschadigd weefsel. Elk van deze technieken wordt uitgevoerd routinematig als een "gouden standaard" in de klinische praktijk door eerst het oogsten van de donorweefsel van de patiënt of een dode foetussen match, en dan het plaatsen van de donorweefsel in het defect site2. Deze strategieën zijn echter beperkt door de donor site morbiditeit, donor site schaarste voor grote gebreken, risico van infectie, en moeite met het vinden van protheses die overeenkomen met de gewenste geometrie. Bovendien, hebben studies aangetoond dat allografts gebruikt voor wederopbouw mechanische en biologische eigenschappen wanneer vergeleken met inheemse weefsel3hebben verminderd. Met deze overwegingen in het achterhoofd, hebben onlangs weefsel ingenieurs aan drie dimensionale (3D) bioprinting voor de productie van aangepaste, complexe geometrieën die biologisch actief zijn en ontworpen voor defect grootte en vorm terwijl het verstrekken van voldoende gedraaid mechanische eigenschappen tot biologische remodelleren voltooid is.
Ideaal, een 3D-gedrukte schavot zou bestaan uit een polymere backbone die de vereiste mechanische stabiliteit van inheemse weefsel behouden kan terwijl de opgenomen biologics biochemische signalen bieden naar de omringende cellen, wat leidt tot hun migratie, proliferatie, differentiatie en weefsel productie2,5. Helaas, meeste constructies die de biologische bestanddelen zijn gemaakt met gels of polymeren die te zwak zijn om te weerstaan in vivo krachten ervaren door de gerichte weefsels voor auto/allograft wederopbouw. Andere polymeren zoals polylactic acid (PLA) zijn bioresorbable, 3D afdrukbare en structureel klinken, maar bij temperaturen op of boven 210 ° C - maken het onmogelijk voor biologics mede gedrukte worden tijdens fabricage worden afgedrukt. Polycaprolactone (PCL) is een ander FDA-uitgeschakeld, bioresorbable polymeer dat afgedrukt op een lagere temperatuur (65 ° C), die wordt steeds populairder worden kan in het fabriceren van patiënt-specifieke implantaten met complexe morphologies5,6 3D ,7,8,9. Echter maken de meeste bioprinters met behulp van pneumatische technologie onmogelijk afdrukken PCL bij lagere temperaturen waar biologische activiteit ongedeerd blijven kunnen. Tot op heden heeft nog niet de integratie van deze polymeren met een auto/allografts in een roman afdrukbare biomaterial worden bereikt. Bij gebrek aan dergelijk materiaal is een benadering waar weefsel ontworpen weefsel wederopbouw onwaarschijnlijk. Wij hebben daarom wilde combineren van PLA, PCL, en decellularized allograft matrices (DM) gebruik maken van de voordelen van elk materiaal voor de vervaardiging van een levensvatbare construct staat op de wederopbouw van complexe weefsels. Dit proces zou zorgen voor de eerste mechanische stevigheid nodig zijn om in vivo krachten en de thermische stabiliteit voor additive manufacturing in een constructie die induceert de vorming van het gewenste weefsel te verzetten.
In een recente poging om het adres van de bovengenoemde horden, bleek we dat het haalbaar is om in te kapselen de extracellulaire matrix decellularized kraakbeen binnen een thermisch beschermende barrière van PLA, die kan worden geëxtrudeerd binnen PCL-filamenten, behoud van het vermogen van DM te beïnvloeden van omliggende host cellen2. Dit heeft inspireerde ons om klinisch effectieve benaderingen voor de wederopbouw van het weefsel. In de huidige studie, wij gebruiken het platformtechnologie om te bouwen van steigers van de all-in-one die PLA, DM en PCL (PLA-DM/PCL) bevatten.
Ons doel is het verbeteren van de doeltreffendheid en het nut van allografts nauwkeuriger recapituleren inheemse weefsel, uiteindelijk om ze te gebruiken in diverse toepassingen met de voorgestelde nieuwe biofabrication techniek.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:877px;" width="877">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Sieve machine</td>
			<td style="width:396px;">Haver &#38; Boecker Tyler</td>
			<td style="width:132px;">Ro-Tap RX 29-E Pure</td>
			<td style="width:155px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sieve 90 um</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>170328156</td>
			<td>No. 170</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sieve 53 um</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>162513588</td>
			<td>No. 270</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sieve 106 um</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>162018121</td>
			<td>No. 140</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sputter coater</td>
			<td>Leica</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scanning Electron Microscope</td>
			<td>Hitachi, USA</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Filabot EX2</td>
			<td>Filabot.com</td>
			<td>FB00061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Filabot Spooler</td>
			<td>Filabot.com</td>
			<td>FB00073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CAPA 6506</td>
			<td>Perstorp</td>
			<td>24980-41-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phosphate buffered saline, PBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10010023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6&#34; Fan</td>
			<td>Comfort Zone, Amazon</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ultrasonic Water Bath</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>SK-08895-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dreamer</td>
			<td>FlashForge</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Drum Mixer</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Similar piece of equipment: https://www.coleparmer.com/i/argos-technologies-flexiroll-digital-tube-roller-shaker-120-vac/0439744?PubID=UX&#38;persist=true&#38;ip= 
			no&#38;gclid=CjwKCAjw- 
			dXaBRAEEiwAbwCi5khGDMz0 
			dTjsraEsBGfhMEH7ytx 
			LQWGUPNgUJYQ1p3vj_yxkYoI_ 
			ixoC9GwQAvD_BwE</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Micro Balance</td>
			<td>Mettler Toledo, Fisher Scientific</td>
			<td>01-913-851</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Simplify3D</td>
			<td>Simplify3D</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">SolidWorks</td>
			<td>SolidWorks</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Microspheres</td>
			<td>Produced in-house, see concurrently submitted JoVE submission</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">p-nitrophenyl phosphate, disodium salt, hexahydrate</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>4876-5GM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Phosphatase, alkaline</td>
			<td>Roche Diagnostics GmbH</td>
			<td>10 713 023 001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Absorbance Reader</td>
			<td>Tecan</td>
			<td>Sunrise</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tris-HCl Buffer</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T6455-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Heated shaker</td>
			<td>New Brunswick Scientific</td>
			<td>Excella E24</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

novel process for 3d printing decellularized matrices

3D bioprinting beoogt te creëren van aangepaste steigers die biologisch actief zijn en geschikt voor de gewenste grootte en geometrie. Een kunststof ruggengraat kan zorgen voor mechanische stabiliteit vergelijkbaar met eigen weefsel terwijl biologische agenten compositorische signalen naar voorlopercellen bieden, leidt tot hun migratie, proliferatie en differentiatie te reconstrueren van het oorspronkelijke weefsel / organen1,2. Helaas, veel 3D compatibel is met afdrukken, bioresorbable polymeren (zoals polylactic acid, PLA) worden afgedrukt bij een temperatuur van 210 ° C of hoger - temperaturen die schadelijk zijn voor biologics. Aan de andere kant, is polycaprolactone (PCL), een ander type van polyester, een bioresorbable, een 3D-printbaar materiaal dat een zachter afdrukken temperatuur van 65 ° C. heeft Daarom was het veronderstelde dat decellularized extracellulaire matrix (DM) deel uitmaakt van een thermisch barrièrebescherming PLA binnen PCL gloeidraad kan worden afgedrukt en blijven in haar functionele bevleesdheid. In dit werk was osteochondrale reparatie de toepassing waarvoor de hypothese werd getest. Als zodanig was varkens kraakbeen decellularized en ingekapseld in polylactic acid (PLA) microsferen, die vervolgens werden geëxtrudeerd met polycaprolactone (PCL) in gloeidraad voor de productie van 3D constructies via fused deposition modeling. De constructies met of zonder de microsferen (PLA-DM/PCL- en PCL(-), respectievelijk) werden geëvalueerd voor verschillen in oppervlaktekenmerken.

Na zeven, moet de microsferen worden weergegeven uniform en vrij zijn van aggregaten. Onder SEM, de gezeefde microsferen wellicht kleine poriën op hun oppervlak, maar anders zal zijn bolvormig en glad, zoals afgebeeld in Figuur 1. Alle geëxtrudeerde filamenten moet uniform diameter en een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Een gloeidraad waarin microbolletjes (PLA-DM/PCL) zal hebben een iets meer matte afwerking terwijl een PCL-alleen (PCL(-)) gloeidraad zou kij...

Watch this Scientific Journal Video about Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices at JoVE.com

Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices

Dit protocol beschrijft de productie van polycaprolactone (PCL) gloeidraad met ingesloten polylactic acid (PLA) microsferen waarin decellularized matrices (DM) voor afdrukken in 3D van structurele weefsel engineering constructies.

Nieuwe proces voor afdrukken in 3D Decellularized Matrices

3D bioprinting aims to create custom scaffolds that are biologically active and accommodate the desired size and geometry. A thermoplastic backbone can ...

Deze methode maakt het mogelijk om zowel structurele kunststoffen als biologische componenten voor weefselgemande steigers te co-printen. Deze steigers kunnen de inheemse weefselomgeving nauwkeuriger repliceren, wat gunstig kan zijn voor gekweekte cellen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het mechanisch geluidsstructuren kan afdrukken zonder het biologische materiaal dat in de steigers is ingekapseld te beschadigen in een alles-in-één techniek voor weefseltechniek.Produceer microsferen met de gewenste matrix ingekapseld. Deze microsferen werden gemaakt met gedecellulariseerd kraakbeen uit varkensachterpoten. Ze variëren in grootte.Werk met een zeefmachine om microsferen van geüniformeerde grootte te verkrijgen. Zorg ervoor dat de drie zeefbakken voor gebruik grondig zijn gereinigd en gedroogd. Monteer de zeefshaker met de grotere mesh tray erop en de kleinere mesh tray in het midden.Leg de zeefpan op de bodem. Plaats droge microsferen in de bovenste lade. Plaats vervolgens het deksel op de lade.Grof zeef gedurende acht tot tien minuten. Dan fijne zeef voor acht tot tien minuten. Tijdens het wachten, schik wegen papier voor de gezeefde bollen.Wanneer het zeven is voltooid, verwijder voorzichtig een zeeflade. Plaats de lade ondersteboven op het weegpapier. Tik voorzichtig op de zijkanten om ervoor te zorgen dat de meeste bollen eruit vallen.Met alle zeefplaten geleegd op weegpapier, gooi de oversized en ondermaatse bollen. De resterende bollen hebben de juiste grootte voor gebruik in volgende stappen. Plaats deze bollen in een gelabelde centrifugebuis.Bewaar de buis in een 20 graden Celsius vriezer tot het nodig is. Weeg het materiaal dat nodig is om het filamentmateriaal te maken. Maak een gewichtsverhouding van één tot vier van microsferen tot polycaprolactonepoeder met ten minste 25 gram microsferen.Breng het poedermengsel over op een miniatuur rolmixer. Meng het poeder op 20 rotaties per minuut gedurende vijf minuten. Na vijf minuten, stop de rotatie en draai de container.Meng vervolgens bij 20 rpm voor een extra vijf minuten. Om verder te gaan, neem het mengsel naar een extruder en spooler setup. Stel de extruder zo in dat de uitlaat ongeveer 60 centimeter verwijderd is van de inlaat van een spoeler.Zorg er dan voor dat er geen isolerende jas is. Plaats een desktop ventilator ongeveer halverwege tussen de extruder en spooler om het extrudaat te koelen. Zet een andere ventilator in de buurt van de verwarming jas om het te koelen met omgevingslucht.Zorg er vervolgens voor dat het juiste mondstuk aan de extruder wordt bevestigd en stel de temperatuur van het verwarmingselement in. Start de koelventilatoren en laat het instrument een stabiele toestand bereiken. Na 20 tot 30 minuten, krijgen de microsfeer PCL mengsel en vul de extruder hopper.Zet de spooler en de extruder vijzel aan om filamentextrusie te starten. Gebruik tangen en trek handmatig aan de initiële geëxtrudeerde gloeidraad. Voer de gloeidraad aan de filamentspoeler.Terwijl het wordt geëxtrudeerd, observeer de gloeidraad om de samenstelling ervan te identificeren. Na enige tijd zal de gloeidraadsamenstelling uniform lijken, wat gewenst is. Wikkel tape rond de gloeidraad om het begin van het uniforme gebied te markeren.Buiten de spooler rollen, monitor de diameter van de gloeidraad. Gebruik remklauwen om te testen of de diameter dicht bij de gewenste 1,75 mm ligt. Pas de spooler en extruder snelheden en temperaturen indien nodig aan.Om de diameter van de gloeidraad aan te passen, wijzigt u eerst de spooler- en extrudersnelheden. U ook de extrudertemperatuur wijzigen, hoewel dit meestal niet nodig is. Blijf de hopper bijvullen en extruderen totdat al het poeder wordt gebruikt.Wanneer de hopper bijna leeg is, voeg pcl-poeder toe aan de hopper om het microsfeermengsel weg te spoelen. Controleer het extrudaat terwijl u het PCL-poeder toevoegt. In eerste instantie zullen microsferen nog steeds zichtbaar zijn in het extrudaat.Uiteindelijk wanneer er geen microsferen meer zichtbaar zijn, stop met het toevoegen van de PCL. Scheid en label de gloeidraad met microsferen in de gewenste concentratie. Wanneer er minimaal poeder in de hopper zit, stop dan met extruderen en zet de apparatuur uit.De gloeidraad kan worden gebruikt in een standaard gesmolten depositie modellering printer. Laad de gloeidraad in de printer die is uitgerust met sproeiers van de gewenste diameter. Met het geladen model stelt u de temperatuur en lineaire snelheid voor het afdrukken in en begint u met het deponeren van de gloeidraad.De aangepaste gloeidraad wordt laag voor laag afgezet. Besteed speciale aandacht aan de eerste laag en pas de instellingen aan als dat nodig is. Deze twee 3D-geprinte steigers zijn moeilijk te onderscheiden op deze schaal.Men heeft filament met polycapralactone, PCL alleen. De andere heeft PCL filament met ingebedde microsferen van polymelkzuur en gedecelluariseerde matrices. Bekeken met behulp van scanning elektronenmicroscopie, de PCL-only steiger lijkt meestal glad.Voor de andere gloeidraad daarentegen zijn microsferen die in de PCL zijn ingebed in het hele monster zichtbaar. Tijdens het proberen van deze procedure, is het belangrijk om te onthouden dat over of ondermaatse microsferen de stroomdynamiek van het materiaal in de extruder kunnen beïnvloeden. Om deze reden, zorg ervoor dat uw microsferen goed voor te bereiden voorafgaand aan het gebruik.Om afval te minimaliseren, is het raadzaam om één grote batch filament te maken die nodig is voor alle experimenten in plaats van vaker kleinere batches te maken. Expertise in filament productie zal komen na verloop van tijd. Steigers geproduceerd volgens deze procedure kunnen verder worden beoordeeld in vitro en in vivo om aanvullende vragen over verbeterde inductie en mechanische sterkte in vergelijking met andere bio-bedrukte steigers te beantwoorden.Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van weefseltechniek om contragene inductie van gedecelluariseerde varkensmatrix binnen de 3D-steigers te onderzoeken. Vergeet niet dat het werken met kleine deeltjes ademhalingsrisico's kan opleveren. Het dragen van een klein roetmasker tijdens deze procedure wordt aangemoedigd.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of Complaint Matrices for Quantifying Cellular Contraction

Voorbereiding van de Klacht Matrices voor het kwantificeren van Cellular Contractie

The regulation of cellular adhesion to the extracellular matrix (ECM) is essential for cell migration and ECM remodeling.  Focal adhesions are ...

Neonatal Cardiac Scaffolds: Novel Matrices for Regenerative Studies

Neonatale Cardiac Steigers: Novel Matrices voor Regenerative Studies

The only definitive therapy for end stage heart failure is orthotopic heart transplantation.  Each year, it is estimated that more than 100,000 donor ...

2D and 3D Matrices to Study Linear Invadosome Formation and Activity

2D en 3D matrices om Lineaire Invadosome Formatie en Activiteit te bestuderen

Cell adhesion, migration, and invasion are involved in many physiological and pathological processes. For example, during metastasis formation, tumor ...

Mammalian Cell Division in 3D Matrices via Quantitative Confocal Reflection Microscopy

Zoogdieren celdeling in 3D-Matrices via reflectie van kwantitatieve confocale microscopie

The study of how mammalian cell division is regulated in a 3D environment remains largely unexplored despite its physiological relevance and therapeutic ...

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

Bioprinting van kraakbeen en huid weefsel analogen met behulp van een roman passief mengen eenheid techniek voor Bioink Precellularization

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

Pancreatic Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioink for Printing 3D Cell-Laden Pancreatic Tissue Constructs

Pancreatic weefsel-afgeleide extracellulaire matrix Bioink voor het afdrukken van 3D Cell-beladen alvleesklier weefsel constructies

The transplantation of pancreatic islets is a promising treatment for patients who suffer from type 1 diabetes accompanied by hypoglycemia and secondary ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

Protocollen van 3D Bioprinting van gelatine Methacryloyl hydrogel gebaseerde Bioinks

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed ...

3D Printing of In Vitro Hydrogel Microcarriers by Alternating Viscous-Inertial Force Jetting

3D Printing of In Vitro Hydrogel Microcarriers by Alternating Viscous-Inertial Force Jetting

3D-printen van in vitro hydrogel microdragers door afwisselend viskeuze-traagheidskracht jetting

Microcarriers are beads with a diameter of 60-250 &#181;m and a large specific surface area, which are commonly used as carriers for large-scale cell ...

Fabrication of Engineered Vascular Flaps Using 3D Printing Technologies

Fabricage van engineered vasculaire flappen met behulp van 3D-printtechnologieën

Engineering implantable, functional, thick tissues requires designing a hierarchical vascular network. 3D bioprinting is a technology used to create ...

Low-Dose Gamma Radiation Sterilization for Decellularized Tracheal Grafts

Lage dosis gammastralingssterilisatie voor gedecellulariseerde tracheale grafts

One of the main key aspects in ensuring that a transplant evolves correctly is the sterility of the medium. Decellularized tracheal transplantation ...