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

Detta projekt har delvis finansierats genom ett bidrag från den pediatriska ortopediska samhället av Nordamerika (POSNA) och National Institutes of Health bevilja NIBIB R21EB025378-01 (förberedande Bioengineering forskningsbidrag).

1. att erhålla och förbehandling mikrosfärer
<ol><li>Producera mikrosfärer med önskad matrix inkapslade (PLA-DM)2. Obs: Det är absolut nödvändigt att mikrosfärerna är av enhetlig storlek. Därför är det viktigt att siktning av mikrosfärer före användning. Även om matrix decellularization och inkapsling har varit utförligt i tidigare publikationer2, följer en kort sammanfattning av processen.<ol>
<li>Först skörda brosk pluggar från svin bakbenen. De...

<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>

Både cell-lösa matriser och 3D tryckta PCL ställningar har självständigt visat att möjliggöra vidhäftning och spridning av celler, validera deras användning för osteokondrala reparation10,11,12. Användning av cell-lösa matris i engineering approaches to vävnad reparera har varit föremål för mycket intresse och framgång i den nya förflutnan2,3,</sup...

Aktuella tissue engineering tekniker för kliniska tillämpningar såsom ben, brosk, senor och ligament rekonstruktion använda auto- och organtransplantationer för att reparera skadad vävnad. Var och en av dessa tekniker utförs rutinmässigt som en ”gold standard” i klinisk praxis av första skörd givare vävnaden antingen från patienten eller en avlidna match och sedan placera givaren vävnaden in i fel plats2. Dessa strategier är dock begränsad av givare webbplats sjuklighet, givare webbplats knapphet för stora defekter, risk för infektion och svårt att hitta ympkvistar som matchar den önskade geometrin. Studier har dessutom visat att organtransplantationer används för återuppbyggnad har minskat mekaniska och biologiska egenskaper jämfört med infödda vävnad3. Med dessa i åtanke, har vävnad ingenjörer nyligen vänt sig till tre dimensionell (3D) bioprinting att producera anpassade, komplexa geometrier som är biologiskt aktiva och utformad för att rymma fel storlek och form samtidigt som den ger tillräcklig mekaniska egenskaper tills biologiska remodeling är klar.
Idealiskt, en 3D-tryckt byggnadsställning skulle bestå av en polymera ryggrad som kan behålla den nödvändiga mekaniska stabiliteten av infödda vävnad medan de inbyggda biologics erbjuder biokemiska signaler till omgivande celler, vilket leder till deras flyttning, spridning, differentiering och vävnad produktion2,5. Tyvärr, de flesta konstruktioner som innehåller biologiska komponenter gjorda med geler eller polymerer som är för svaga för att klara i vivo krafter upplevs av riktade vävnader för auto/transplantatavstötning återuppbyggnad. Andra polymerer, såsom polymjölksyra (PLA) är bioresorbable, 3D utskrivbara och ljud strukturellt, men skrivs ut vid temperaturer vid eller över 210 ° C - vilket gör det omöjligt för biologiska läkemedel ska Co tryckt under tillverkning. Polykaprolaktonuretangummi (PCL) är en annan FDA-godkänt, bioresorbable-polymer som kan vara 3D skrivas ut vid en lägre temperatur (65 ° C), som blivit allt populärare i fabricera patientspecifika implantat med komplexa morfologier5,6 ,7,8,9. Men gör de flesta bioprinters med pneumatisk teknik det omöjligt att skriva ut PCL vid lägre temperaturer där biologiska aktiviteter kan förbli oskadd. Hittills har dessa polymerer med auto/organtransplantationer integreras i en roman utskrivbara biomaterial ännu att vara fulländat. I avsaknad av sådant material är en sann vävnadstekniska inställning till vävnad rekonstruktion osannolikt. Därför, vi har försökt kombinera PLA, PCL, och cell-lösa transplantatavstötning matriser (DM) för att utnyttja fördelarna med varje material för att tillverka en livskraftig konstruktion kan rekonstruera komplexa vävnader. Denna process skulle ge den första mekaniska styrkan som krävs att motstå i vivo styrkor och termisk stabilitet att rymma additiv tillverkning i en konstruktion som inducerar bildandet av önskad vävnad.
I en senaste försök att ta itu med de ovannämnda hinder, visade vi att det är möjligt att kapsla in cell-lösa brosk extracellulärmatrix inom en termiskt PLA skyddsbarriär som kan vara pressad inom PCL filament, upprätthålla förmåga DM att påverka omgivande värd celler2. Detta har inspirerat oss att söka kliniskt effektiva metoder för vävnad rekonstruktion. I den aktuella studien använder vi den plattform tekniken för att bygga allt-i-ett-ställningar som inkluderar PLA, DM och PCL (PLA-DM/PCL).
Vårt mål är att förbättra effekten och nyttan av organtransplantationer med den föreslagna nya biofabrication tekniken för att mer exakt recapitulate infödda vävnad, för att slutligen använda dem i olika applikationer.

<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 syftar till att skapa anpassade ställningar som är biologiskt aktiva och plats för önskad storlek och geometri. En termoplast ryggrad kan ge mekanisk stabilitet liknar infödda vävnad medan biologiska agenter erbjuda kompositionella ledtrådar till stamceller, leder till deras migration, proliferation och differentiering för att rekonstruera de ursprungliga vävnaderna / organ1,2. Tyvärr många 3D utskrift kompatibel, bioresorbable polymerer (såsom polymjölksyra, PLA) är tryckt vid temperaturer över 210 ° C eller högre - temperaturer som är skadliga för biologics. Å andra är polykaprolaktonuretangummi (PCL), en annan typ av polyester, en bioresorbable, 3D utskrivbart material som har en mildare utskrift temperatur av 65 ° C. Därför, det antogs det cell-lösa extracellular matris (DM) som ingår i en termiskt PLA skyddsbarriär kunde skrivas inom PCL glödtråden och förbli i dess funktionell konformation. I detta arbete var osteokondrala reparation programmet som hypotesen testades. Som sådan, var svin brosk cell-lösa och inkapslade i polylactic acid (PLA) mikrosfärer som var därefter extruderas med polykaprolaktonuretangummi (PCL) till glödtråden att producera 3D-konstruktioner via smält nedfall modellering. Konstruktioner med eller utan mikrosfärerna (PLA-DM/PCL och PCL(-), respektive) utvärderades för skillnader i funktioner i surface.

Efter siktning, bör mikrosfärer visas enhetliga och vara fri från aggregat. Under SEM, Söll mikrosfärerna kan ha små porer på ytan, men blir annars sfäriska och smidig, som visas i figur 1. Alla extruderade filament bör vara enhetlig diameter och cirkulära tvärsnitt. En glödtråd som innehåller mikrosfärer (PLA-DM/PCL) kommer att ha en något mer matt finish samtidigt en PCL-bara (PCL(-)) filament skulle se mer glansigt. PLA-DM/PCL glödtråden ...

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

Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices

Det här protokollet beskriver produktionen av polykaprolaktonuretangummi (PCL) glödtrådens med inbäddade polylactic acid (PLA) mikrosfärer som innehåller cell-lösa matriser (DM) för 3D-utskrifter av strukturella Vävnadsrekonstruktion konstruktioner.

Romanen processen för 3D utskrift cell-lösa matriser

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

Denna metod möjliggör samtryckning av både strukturella syntetmaterial och biologiska komponenter för vävnadskonstruerade byggnadsställningar. Dessa byggnadsställningar kan replikera den inhemska vävnadsmiljön mer exakt, vilket kan vara fördelaktigt för odlade celler. Den största fördelen med denna teknik är att den kan skriva ut mekaniskt sunda strukturer utan att skada det biologiska materialet inkapslat inom byggnadsställningarna i en allt-i-ett-teknik för vävnadsteknik.Producera mikrosfärer med önskad matris inkapslad. Dessa microspheres gjordes med decellularized brosk från porcine bakbenen. De varierar i storlek.Arbeta med en siktmaskin för att erhålla mikrosfärer av uniformerad storlek. Se till att de tre siktbrickorna har rengjorts ordentligt och torkats före användning. Sätt ihop silskakren med det större nätfacket ovanpå och det mindre nätfacket i mitten.Sätt siktpannan på undersidan. Placera torra mikrosfärer i det översta facket. Placera sedan locket på brickan.Grov sikt i åtta till tio minuter. Sedan fin sil i åtta till tio minuter. I väntan, ordna väg papper för siktade sfärer.När silningen är klar, ta försiktigt bort en siktbricka. Placera facket upp och ner på vägapapperet. Knacka försiktigt på sidorna för att se till att de flesta av sfärerna faller ut.Med alla siktplattor tömda på väga papper, kasta överdimensionerade och underdimensionerade sfärer. De återstående sfärerna har rätt storlek för användning i efterföljande steg. Placera dessa sfärer i ett märkt centrifugrör.Förvara röret i en 20 graders Celsius frys tills det behövs. Väg det material som är nödvändigt för att göra glödtrådsmaterialet. Gör en en-till-fyra viktförhållandet av mikrosfärer till polycaprolactone pulver med minst 25 gram mikrosfärer.Överför pulverblandningen till en miniatyr rullande mixer. Blanda pulvret med 20 rotationer per minut i fem minuter. Efter fem minuter, stoppa rotationen och vänd behållaren.Blanda sedan vid 20 rpm i ytterligare fem minuter. För att fortsätta, ta blandningen till en extruder och spooler setup. Setup extrudern så dess utlopp är ca 60 centimeter från inloppet av en spooler.Sedan vid extruder värmeelementet, vara säker på att det inte finns någon isolerande jacka. Placera en skrivbordsfläkt ungefär halvvägs mellan extrudern och spolaren för att kyla extruderet. Sätt en annan fläkt nära värmemanteln för att kyla den med omgivande luft.Nästa se till att rätt munstycke är fäst vid extrudern och ställ in värmeelementet temperatur. Starta kylfläktar och låt instrumentet nå ett stabilt tillstånd. Efter 20 till 30 minuter, få mikrosfären PCL blandningen och fyll extruder hopper.Slå på spolaren och extruderns skruv för att initiera glödtrådsextruder. Använd forceps och manuellt dra den initiala strängpressade glödtråden. Mata glödtråden till glödtrådens buffertare.Eftersom det är extruderad, observera glödtråden för att identifiera dess sammansättning. Efter en tid kommer glödtrådens sammansättning att verka enhetlig vilket önskas. Linda tejp runt glödtråden för att markera starten av den enhetliga regionen.Bortom spoolerrullarna, övervaka glödtrådens diameter. Använd bromsok för att testa om diametern är nära önskad 1,75 mm. Justera spooler och extruder hastigheter och temperaturer som behövs.För att justera justera glödtråden diameter, först ändra spooler och extruder hastigheter. Du kan också ändra extrudertemperaturen, även om detta vanligtvis inte är nödvändigt. Fortsätt att fylla på hoppern och extrudering tills allt pulver används.När hoppern är nästan tom, tillsätt PCL pulver till hoppern för att spola ut mikrosfärblandningen. Övervaka extrudatet medan du tillsätter PCL-pulvret. Till en början kommer mikrosfärer fortfarande att synas i extrudatet.Så småningom när inga fler mikrosfärer är synliga, sluta lägga till PCL. Separera och märk glödtråden med mikrosfärer i önskad koncentration. När det är minimalt med pulver i hoppern, sluta extrudera och stäng av utrustningen.Glödtråden kan användas i en standard smält deposition modellering skrivare. Fyll på glödtråden i skrivaren som är försedd med munstycken med önskad diameter. Med modellen laddad, ställ in temperatur och linjär hastighet för utskriften och börja deponera glödtråden.Den anpassade glödtråden deponeras lager för lager. Var särskilt uppmärksam på det första lagret och justera inställningarna efter behov. Dessa två 3D-tryckta byggnadsställningar är svåra att urskilja i denna skala.En har glödtråd som innehåller polycapralactone, PCL bara. Den andra har PCL-filament med inbäddade mikrosfärer av polylactic syra och decelluariserade matriser. Sett med hjälp av svepelektronmikroskopi, pcl-bara byggnadsställning verkar mestadels smidig.För övriga glödtråden syns däremot mikrosfärer som är inbäddade i PCL i hela provet. Medan du försöker detta förfarande, Är det viktigt att komma ihåg att över eller undersized mikrosfärer kan påverka flödet dynamiken i materialet i extrudern. Av denna anledning, se till att korrekt förbereda din mikrosfärer före användning.För att minimera avfallet är det lämpligt att skapa ett stort parti glödtråd som krävs för alla experiment snarare än att skapa mindre partier oftare. Expertis inom glödtrådsproduktion kommer med tiden. Byggnadsställningar som produceras efter detta förfarande kan ytterligare bedömas in vitro och in vivo för att besvara ytterligare frågor om förbättrad induktion och mekanisk hållfasthet jämfört med andra biotryckta byggnadsställningar.Efter dess utveckling banade denna teknik vägen för forskare inom området vävnadsteknik att utforska kontragen induktion av decelluarized svin matris inom 3D-byggnadsställningar. Glöm inte att arbeta med små partiklar kan innebära andningsrisker. Bära en liten partikelmask under denna procedur uppmuntras.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of Complaint Matrices for Quantifying Cellular Contraction

Beredning av Klagomål Matriser för kvantifiering Cellular Sammandragning

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 Ställningar: Nya Matriser för regenerativ studier

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 och 3D matriser för att studera linjär invadosombildning och 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

Däggdjur celldelning i 3D matriser via kvantitativa Confocal speglar 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 av brosk och hud vävnad analoger utnyttja en roman passiv enhet blandningsteknik för 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

Pankreasvävnad-härledda extracellulära matrix Bioink för utskrift 3D cell-lastat Pankreasvävnad konstruktioner

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

Protokoll för 3D Bioprinning av gelatin Methacryloyl hydrogel baserade 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 genom alternerande viskös-tröghetskraft 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

Tillverkning av konstruerade vaskulära klaffar med hjälp av 3D-utskriftsteknik

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

Sterilisering med låg dos gammastrålning för decellulariserade trakealtransplantat

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