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

Dette prosjektet ble delvis finansiert av en bevilgning fra Pediatric ortopediske samfunn av Nord-Amerika (POSNA) og National Institutes of Health gir NIBIB R21EB025378-01 (utforskende Bioengineering forskningsstipend).

1. få og forbehandling mikrosfærer
<ol><li>Produsere mikrosfærer med ønsket matrise innkapslet (PLA-DM)2. Merk: Det er viktig at mikrosfærer er samme størrelse. Derfor er sikting av mikrosfærer før bruk viktig. Selv om matrise decellularization og innkapsling har blitt beskrevet i tidligere publikasjoner2, følger en kort oppsummering av prosessen.<ol>
<li>Først høste brusk plugger fra svin bakbeina. Decellularize brusk i en rekke vasker med 0,05% trypsin/0,5...

<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>

Begge decellularized matriser og 3D trykt PCL stillaser har uavhengig vist å tillate vedheft og spredning av celler, validere sine bruk for osteochondral reparasjon10,11,12. Bruk av decellularized matrise i tekniske tilnærminger til reparasjon av vev har vært gjenstand for mye interesse og suksess i den siste tiden2,3,14,<...

Gjeldende tissue engineering teknikker for klinisk bruk som bein, brusk, sene og ligament rekonstruksjon bruk auto- og allografts til å reparere skadet vev. Hver av disse teknikkene utføres rutinemessig som en "gold standard" i klinisk praksis først høsting donor vev fra pasienten eller en cadaveric kamp, og deretter plassere donor vevet inn i feil sted2. Men er disse strategiene begrenset av donor området sykelighet, donor området knapphet for store mangler, risiko for infeksjon, og problemer med å finne grafts som samsvarer med ønsket geometrien. I tillegg har studier vist at allografts brukes for rekonstruksjon har redusert mekaniske og biologiske egenskaper sammenlignet med eget vev3. Med disse betraktninger i tankene, har vev ingeniører nylig slått til tre-dimensjonale (3D) bioprinting å produsere egendefinerte, komplekse geometrier som er biologisk aktive og designet for å imøtekomme feil størrelse og form samtidig tilby tilstrekkelig mekaniske egenskaper til biologiske remodeling er fullført.
Ideelt sett vil en 3D-trykt stillaset bestå av en polymere ryggrad som kan beholde nødvendig mekanisk stabilitet av innfødte vev innarbeidet biologiske tilbyr biokjemiske signaler til omkringliggende celler, fører til deres migrasjon, spredning, differensiering og vev produksjon2,5. Dessverre, de fleste konstruksjoner som inneholder biologiske komponenter er laget med gelé eller polymerer som er for svakt til å tåle i vivo styrker oppleves av målrettet vev auto/allograft gjenoppbygging. Andre polymerer som polylactic syre (PLA) er bioresorbable, 3D utskrivbare og lyd strukturelt, men skrives ved temperaturer på eller over 210 ° C - gjør det umulig for biologiske å være co trykt under fabrikasjon. Polycaprolactone (PCL) er en annen FDA klarert bioresorbable polymer som kan være 3D trykt ved lavere temperatur (65 ° C), som har blitt stadig mer populært i fabrikere pasient-spesifikke implantater med komplekse morphologies5,6 ,7,8,9. Men gjør de fleste bioprinters ved hjelp av pneumatiske teknologi det umulig å skrive PCL ved lavere temperaturer der biologiske aktiviteter kan være uskadd. Hittil har integrering av disse polymerer med auto/allografts i en roman utskrivbar biomateriale ennå utføres. I fravær av slike et materiale er en sann vev utvikling tilnærming til vev gjenoppbygging usannsynlig. Derfor har vi søkt å kombinere PLA, PCL, og decellularized allograft matriser (DM) å utnytte fordelene ved hvert materiale for å produsere en levedyktig konstruksjon i stand til å rekonstruere komplekse vev. Denne prosessen vil gi første mekanisk styrke nødvendig å motstå i vivo styrker og termisk stabilitet til additive industrien i en konstruksjon som induserer dannelsen av ønsket vev.
I et siste forsøk på å ta de nevnte hekk, viste vi at det er mulig å innkapsle decellularized brusk ekstracellulær matrix i en termisk beskyttende PLA barriere som kan ekstrudert i PCL filamenter, opprettholde evnen til DM å påvirke omkringliggende verten cellene2. Dette har inspirert oss til å søke klinisk effektive tilnærmingsmåter vev gjenoppbygging. I denne studien benytter vi plattform-teknologi for å bygge alt-i-ett stillaser med PLA, DM og PCL (PLA-DM/PCL).
Vårt mål er å forbedre effekt og nytte av allografts ved hjelp av foreslåtte romanen biofabrication teknikken til mer nøyaktig recapitulate innfødt vev, for til slutt bruk i ulike programmer.

<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 mål å lage egendefinerte stillaser som er biologisk aktive og imøtekomme ønsket størrelse og geometri. En termoplastisk ryggrad gir mekanisk stabilitet ligner på eget vev biologiske agenter tilbyr kompositoriske signaler til stamfar celler, fører til deres migrasjon, spredning og differensiering å gjeninnføre original vev / organer1,2. Dessverre, mange 3D utskrift kompatibel, bioresorbable polymerer (som polylactic syre, PLA) er trykt ved temperaturer på 210 ° C eller høyere - temperaturen som er skadelig for biologiske. På den annen side, er polycaprolactone (PCL), en annen type polyester, en bioresorbable, 3D utskrivbar materiale som har en mildere utskrift temperatur på 65 ° C. Derfor var hypotesen at decellularized ekstracellulær matrix (DM) i en termisk beskyttende PLA barriere kan skrives i PCL filament og forbli i sine funksjonelle konformasjon. I dette arbeidet ble osteochondral reparasjon programmet som hypotesen ble testet. Som sådan, var svin brusk decellularized og innkapslet i polylactic syre (PLA) mikrosfærer som ble deretter ekstrudert med polycaprolactone (PCL) i filament å produsere 3D konstruksjoner via smeltet deponering modellering. Konstruksjoner med eller uten mikrosfærer (PLA-DM/PCL og PCL(-), henholdsvis) evaluert for forskjeller i overflaten.

Etter sikting, bør mikrosfærer vises uniform og være fri fra aggregat. Under SEM, soldet mikrosfærer kan har liten porene på overflaten deres, men blir ellers sfærisk og glatt, som vist i figur 1. Alle ekstrudert filamenter bør være ensartet diameter og sirkulære tverrsnitt. En filament som inneholder mikrosfærer (PLA-DM/PCL) vil ha en litt mer matt overflate mens en PCL-bare (PCL(-)) filament ville se mer skinnende. PLA-DM/PCL-filament også føler...

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

Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices

Denne protokollen beskriver produksjonen av polycaprolactone (PCL) filament med innebygd polylactic syre (PLA) mikrosfærer som inneholder decellularized matriser (DM) for 3D utskriften av strukturelle tissue engineering konstruksjoner.

Romanen prosessen for 3D utskriften Decellularized matriser

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

Denne metoden tillater samtidig utskrift av både strukturelle syntetiske stoffer og biologiske komponenter for vevskonstruerte stillas. Disse stillasene kan gjenskape det innfødte vevsmiljøet mer nøyaktig, noe som kan være gunstig for kultiverte celler. Den største fordelen med denne teknikken er at den kan skrive ut mekanisk lydstrukturer uten å skade det biologiske materialet innkapslet i stillasene i en alt-i-ett-teknikk for vevsteknikk.Produser mikrosfærer med ønsket matrise innkapslet. Disse mikrosfærene ble laget med decellulær brusk fra svinehinnemmer. De varierer i størrelse.Arbeid med en sil maskin for å få mikrosfærer av uniformert størrelse. Sørg for at de tre silbrettene er grundig rengjort og tørket før bruk. Monter sileshakeren med den større nettingskuffen på toppen og den mindre nettingskuffen i midten.Sett silpannen på bunnen. Plasser tørre mikrosfærer i det øverste brettet. Plasser deretter lokket på skuffen.Grov sikt i åtte til ti minutter. Så fin sikt i åtte til ti minutter. Mens du venter, ordne veie papir for siktede sfærer.Når sikting er fullført, fjern forsiktig en silskuff. Plasser skuffen opp ned på veiepapiret. Trykk forsiktig på sidene for å sikre at de fleste kulene faller ut.Med alle silplatene tømt på veiepapir, kast de overdimensjonerte og undersized sfærene. De resterende kulene har riktig størrelse for bruk i etterfølgende trinn. Plasser disse kulene i et merket sentrifugerør.Oppbevar røret i en 20 graders Celsius fryser til det trengs. Vei materialet som er nødvendig for å lage filamentmaterialet. Lag en en-til-fire vektforhold mellom mikrosfærer og polykaptroktonpulver med minst 25 gram mikrosfærer.Overfør pulverblandingen til en miniatyr rullende mikser. Bland pulveret ved 20 rotasjoner per minutt i fem minutter. Etter fem minutter stopper du rotasjonen og vender beholderen.Bland deretter ved 20 omdr./min i ytterligere fem minutter. For å fortsette, ta blandingen til en ekstruder og spole oppsett. Sett på ekstruderen slik at utløpet er ca. 60 centimeter fra innløpet til en spole.Så på ekstrudervarmeelementet, sørg for at det ikke er isolerende jakke. Plasser en stasjonær vifte omtrent halvveis mellom ekstruderen og spooleren for å kjøle ned ekstruderen. Sett en annen vifte i nærheten av varmejakken for å kjøle den ned med omgivelsesluft.Kontroller deretter at riktig dyse er festet til ekstruderen og still inn varmeelementtemperaturen. Start kjøleviftene og la instrumentet nå en jevn tilstand. Etter 20 til 30 minutter, få mikrosfæren PCL blandingen og fyll ekstruderbeholderen.Slå på spooleren og ekstruderskruen for å starte ekstrudering av filamentprofiler. Bruk tang og trekk den første ekstruderte filamentet manuelt. Mat filamentet til filamentspole.Som det er ekstrudert, observere filament for å identifisere sammensetningen. Etter en tid vil filamentsammensetningen vises ensartet som er ønsket. Pakk tape rundt filamentet for å markere starten på den ensartede regionen.Utover spolevalsene, overvåk diameteren på filamentet. Bruk kalipere til å teste om diameteren er nær ønsket 1,75 mm. Juster spole og ekstruderhastigheter og temperaturer etter behov.For å justere filamentdiameteren, må du først endre spole og ekstruderhastigheter. Du kan også endre ekstrudertemperaturen, selv om dette vanligvis ikke er nødvendig. Fortsett å fylle på beholderen og ekstrudering til alt pulver er brukt.Når beholderen er nesten tom, tilsett PCL pulver til beholderen for å skylle ut mikrosfæreblandingen. Overvåk ekstruderingen mens du tilsetter PCL-pulveret. I begynnelsen vil mikrosfærer fortsatt være synlige i ekstrudering.Til slutt når ingen flere mikrosfærer er synlige, slutte å legge til PCL. Skill og merk filamentet med mikrosfærer i ønsket konsentrasjon. Når det er minimalt med pulver i beholderen, må du slutte å ekstrudere og slå av utstyret.Filamentet kan brukes i en standard smeltet avsetningsmodelleringsskriver. Legg filamentet inn i skriveren som er utstyrt med dyser med ønsket diameter. Med modellen lastet, angi temperatur og lineær hastighet for utskriften og begynne å deponere filamentet.Den egendefinerte filamentet deponeres lag for lag. Vær spesielt oppmerksom på det første laget og juster innstillingene etter behov. Disse to 3D-trykte stillasene er vanskelige å skille mellom på denne skalaen.Man har filament som inneholder polykamorakton, kun PCL. Den andre har PCL-filament med innebygde mikrosfærer av polylaktisk syre og decelluariserte matriser. Sett ved hjelp av skanning elektron mikroskopi, PCL-bare stillas vises for det meste glatt.Derimot, for den andre filament, mikrosfærer innebygd i PCL er synlige gjennom prøven. Mens du prøver denne prosedyren, er det viktig å huske at over eller undersized mikrosfærer kan påvirke strømningsdynamikken til materialet i ekstruderen. Av denne grunn må du forberede mikrosfærene dine riktig før bruk.For å minimere avfall, er det tilrådelig å lage en stor gruppe filament som kreves for alle eksperimenter i stedet for å lage mindre partier oftere. Kompetanse innen filamentproduksjon vil komme over tid. Stillas produsert etter denne prosedyren kan vurderes ytterligere in vitro og in vivo for å svare på flere spørsmål om forbedret induksjon og mekanisk styrke sammenlignet med andre bio-trykte stillas.Etter utviklingen banet denne teknikken vei for forskere innen vevsteknikk for å utforske kontragen induksjon av decelluarisert svinematrise innenfor 3D-stillasene. Ikke glem at arbeid med små partikler kan utgjøre respiratoriske farer. Bruk av en liten partikkelmaske under denne prosedyren oppmuntres.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of Complaint Matrices for Quantifying Cellular Contraction

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

Neonatal Cardiac Stillas: Nye matriser for 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- og 3D-matriser for å studere lineær invadosomdannelse og aktivitet

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

Pattedyr celledeling i 3D matriser via kvantitative AC Confocal refleksjon mikroskopi

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 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 ...

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

Bukspyttkjertelen tissue-avledet ekstracellulære Matrix Bioink for utskrift 3D Cell-Laden bukspyttkjertelen vev konstruksjoner

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

Protokoller av 3D Bioprinting av gelatin Methacryloyl hydrogel basert 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-utskrift av In Vitro Hydrogel Microcarriers ved vekslende Viscous-Inertial Force 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

Fabrikasjon av konstruerte vaskulære klaffer ved hjelp av 3D-utskriftsteknologier

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

Lavdose gammastrålingssterilisering for decellulariserte trakealtransplantater

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