Name: wet-spinning-based molding process of gelatin for tissue regeneration
Uploaded: 2019-03-07T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Wet-spinning-based Molding Process of Gelatin for Tissue Regeneration at JoVE.com

وأيد هذه الدراسة بوزارة "الدفاع الوطني" (ماب-105-070؛ ماب-106-077؛ ماب-107-032؛ MAB-107-065)، وزارة العلوم والتكنولوجيا (معظم 107-2320-B016-016)، ثلاثي-خدمة المستشفى العام، الوطني الدفاع عن مركز طبي، تايوان (تسغ-C106-046؛ تسغ-C106-115؛ TSGH-C107-041)، والمستشفى العام تشنغ هسين والتعاون المركز الطبي الدفاع الوطني (CH-ندمك-107-8).

وتم الحصول على الأنسجة الدهنية من جراحات العظام كما معتمدة من قبل المؤسسات استعراض المجلس لثلاثي-خدمة "المستشفى العام"، تايبيه، تايوان، R.O.C. الإجراءات التي تنطوي على الموضوعات الحيوان أقرتها "اللجنة رعاية الحيوان" على الصعيد الوطني المركز الطبي للدفاع، تايوان (R.O.C).
1-الرطب ا?...

<ol>
	<li>Bagnall, A. M., Jones, L., Duffy, S., Riemsima, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+fixation+surgery+for+acute+traumatic+spinal+cord+injury.">Spinal fixation surgery for acute traumatic spinal cord injury.</a> Cochrane Database of Systematic Reviews. 1, 004725 (2008).</li><li>Fehlings, M. G., Perrin, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+and+timing+of+early+decompression+for+cervical+spinal+cord+injury:+update+with+a+review+of+recent+clinical+evidence.">The role and timing of early decompression for cervical spinal cord injury: update with a review of recent clinical evidence.</a> Injury. 36, 13-26 (2005).</li><li>Yang, L., Jones, N. R., Stoodley, M. A., Blumbergs, P. C., Brown, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitotoxic+model+of+post-traumatic+syringomyelia+in+the+rat.">Excitotoxic model of post-traumatic syringomyelia in the rat.</a> Spine. 26, 1842-1849 (2001).</li><li>Rolls, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+faces+of+chondroitin+sulfate+proteoglycan+in+spinal+cord+repair:+a+role+in+microglia/macrophage+activation.">Two faces of chondroitin sulfate proteoglycan in spinal cord repair: a role in microglia/macrophage activation.</a> PLoS Medicine. 5, 1262-1277 (2008).</li><li>Properzi, F., Asher, R. A., Fawcett, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chondroitin+sulphate+proteoglycans+in+the+central+nervous+system:+changes+and+synthesis+after+injury.">Chondroitin sulphate proteoglycans in the central nervous system: changes and synthesis after injury.</a> Biochemical Society Transactions. 31, 335-336 (2003).</li><li>Fawcett, J. W., Asher, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+glial+scar+and+central+nervous+system+repair.">The glial scar and central nervous system repair.</a> Brain Research Bulletin. 49, 377-391 (1999).</li><li>Yang, Z., Mo, L., Duan, H., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chitosan/collagen+substrates+on+the+behavior+of+rat+neural+stem+cells.">Effects of chitosan/collagen substrates on the behavior of rat neural stem cells.</a> Science China Life Sciences. 53, 215-222 (2010).</li><li>Chawla, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fibrous Materials. , (1998).</li><li>Pickering, K. L., Aruan Efendy, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+recent+developments+in+natural+fibre+composites+and+their+mechanical+performance.">A review of recent developments in natural fibre composites and their mechanical performance.</a> Composites Part A-Applied Science and Manufacturing. 83, 98-112 (2016).</li><li>Lundgren, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+fibers+made+from+proteins.">Synthetic fibers made from proteins.</a> Advances in Protein Chemistry. 5, 305-351 (1954).</li><li>Radishevskii, M. B., Serkov, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coagulation+mechanism+in+wet+spinning+of+fibres.">Coagulation mechanism in wet spinning of fibres.</a> Fibre Chemistry. 37, 266-271 (2005).</li><li>Yannas, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collagen+and+gelatin+in+the+solid+state.">Collagen and gelatin in the solid state.</a> Journal of Macromolecular Science Part C Polymer Reviews. 7, 49-106 (1972).</li><li>Baer, E., Cassidy, J. J., Hiltner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+structure+of+collagen+composite+Systems:+lessons+from+biology.">Hierarchical structure of collagen composite Systems: lessons from biology.</a> Pure and Applied Chemistry. 6, 961-973 (2009).</li><li>Harrington, W. F., Von Hippel, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+collagen+and+gelatin.">The structure of collagen and gelatin.</a> Advances in Protein Chemistry. 16, 1-138 (1961).</li><li>Veis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Macromolecular Chemistry of Gelatin. , (1994).</li><li>Freyman, T. M., Yannas, I. V., Gibson, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+materials+as+porous+scaffolds+for+tissue+engineering.">Cellular materials as porous scaffolds for tissue engineering.</a> Progress in Materials Science. 46, 273-282 (2001).</li><li>Michalczyk, K., Ziman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nestin+structure+and+predicted+function+in+cellular+cytoskeletal+organization.">Nestin structure and predicted function in cellular cytoskeletal organization.</a> Histology and Histopathology. 20, 665-671 (2005).</li></ol>

قدمنا التنمية المستندة إلى الجيلاتين الحيوية باستخدام رطب بسيطة الغزل التقنية التي يمكن تطبيقها في دراسة البوليمرات الطبيعية لتجديد الأنسجة. هذا العمل أظهر إمكانية تصنيع الجيلاتين كمصدر لبروتين كبيرة دون إضافة مصادر أخرى، بهدف تحسين خصائص الجيلاتين نفسه. تطوير الحيوية على أساس الجيلات...

أحدث تطور في تجديد الأنسجة تنطوي على تطبيق هندسة الأنسجة، مما يمثل تحديا لتحسين استراتيجيات علاجية جديدة في العلاج الطبي. على سبيل المثال، إمكانات محدودة للتجدد العصبي أو التالي الإصابة أو المرض، يشكل مشكلة صحية كبيرة في جميع أنحاء العالم. نظراً لتعقد العمليات الفيزيولوجية المرضية المرتبطة بالجهاز العصبي، استخدام أوتوجرافت التقليدية أو تنفيذ عملية جراحية الاستقرار قد ثبت أن تقدم فوائد في النتائج الفنية، ولكن لا دليل قوي على آثار تثبيت العمود الفقري جراحة1،2. فقدان الأنسجة في المنطقة المتضررة واستبداله ب astrocytes المستحث هايبرتروفيكالي3، في نهاية المطاف تشكيل ندبة الدبقية كثيفة4،5. هذه المصفوفة يعمل كحاجز أن كتل انتعاش العصب تعمل6،7 وهو، يعوق وبالتالي، إلى حد كبير التجدد. ولذلك، من المتوقع مادة مناسبة ملء فجوة الحيلولة دون فقدان الأنسجة وتقليل تشكيل النسيج الضام ندبة المرتبطة بالحفاظ على سلامة المنطقة المتضررة، فضلا عن توفير بديل مباشر للخلايا العصبية و دارات كهربائية لتعزيز التجديد إكسون.
وكانت المواد البوليمرية الحيوية المفضل السقالات لتجديد الأنسجة والعلاج، استناداً إلى اللائحة من الخلية أو إكسون السلوك والأنسجة التقدم من خلال الدعم المصفوفة خارج الخلية الطبيعية (ECM). ويعتبر شكل الألياف عادة كلبنة لمختلف المواد، نظراً لهيكل أحادي الأبعاد8. يمكن عموما الحصول على الألياف التي تذوب النتوء أو الرطب الغزل الأسلوب؛ ومع ذلك، بحجم كبير وتكلفة المعدات وصعوبة القيام بهذه الأساليب تشكل تحديا. وباﻹضافة إلى ذلك، ركزت غالبية الأعمال المتصلة بالألياف البوليمرية على المواد الاصطناعية أو مركب. البوليميرات الطبيعية كمصدر لمادة بيولوجية توفر أفضل خصائص توافق مع الحياة لجسم الإنسان. ومع ذلك، للحصول على محاذاة ألياف البوليمر الطبيعي نسبيا أكثر صعوبة من المصادر الاصطناعية البوليمر9. ومن ثم تحويل البوليمر الطبيعي كمصدر غنى للبروتين إلى ألياف مادة بيولوجية استراتيجية هامة – ليس فقط ألياف مادة بيولوجية يمكن مباشرة المعزولة من المواد الخام، وبالتالي تجنب تحول غير ضرورية إلى مونومرات، ولكن كما تحتوي ألياف البروتين على مظهر جيد وخصائص مواتية10.
وفي هذا الصدد، نحن تصف أسلوب معالجة غير مكلفة لتصنيع ألياف البوليمرات الطبيعية من خلال المفهوم الأساسي للغزل الرطب، التي يمكن أن تنفذ على نطاق المختبر لهندسة الأنسجة. الغزل الرطب يؤديها البثق والتخثر حل البوليمر في نونسولفينت بوليمر مناسبة. حلاً مناسباً، لزج يخدر في المتوسط تخثر الدم يسبب جزيئات البوليمر حل. من خلال مرحلة الانتقال، خيوط ثم تفقد تلك القابلية للذوبان والتي عجلت في شكل البوليمر الصلب المرحلة11. الإشارة إلى هذا المفهوم، نحن ثم توسيع تطوير الجيلاتين في شكل أنبوب بعملية صب، التي تعتبر مناسبة لطلب تجديد الأنسجة. وباﻹضافة إلى ذلك، جوهريا، يمكننا أيضا وضع أي شكل من المواد من ألياف الجيلاتين (مثل قناة الجيلاتين طوى من عدة ألياف الجيلاتين)، المطلوب لأخرى تطبيقات.
الجيلاتين، بوليمر طبيعية القابلة للتحلل، يتكون من الكولاجين التشويه والتحريف وتحلل، بما في ذلك أي دولة سيميكريستاليني أو غير متبلور أو ثلاثية حلزونية من الكولاجين12. ومن المعروف جيدا أن الكولاجين هو البروتين الهيكلية الأساسية في جميع الأنسجة الضامة من الفقاريات واللافقاريات13،14، ومماثل لهيكل بروتين ECM الرئيسي الذي يدفع نمو الأعصاب، في نفس الوقت، يستبدل كمية كبيرة من جليكوسامينوجليكان ويفرز خلال إصابات النخاع الشوكي. ولذلك، سيكون استخدام الجيلاتين كمصدر خيار كبير لأي من المركبات الطبية. إضافة إلى كونه مصدرا غير مكلفة، الجيلاتين أيضا قابلة للتحلل وسيتوكومباتيبلي وثبت سريرياً لتكون مؤقتة عيب حشو15. وضعت في شكل أنبوب، تبين الاختبارات في المختبر والمجراه في وصف هنا أن الجيلاتين يحتوي على توافق مع الحياة ممتازة وملاءمة للمستقبل الأنسجة التطبيقات الهندسية. مثقف مع الخلايا الجذعية البشرية الدهنية، أنابيب الجيلاتين تحسين تمايز الخلية إلى الخلايا العصبية السلف باستخدام التلوين نيستين إيجابية كعلامة خلية العصبية. وعلاوة على ذلك، الجيلاتين كملء الفجوة المادية، كما أنتجت وبالطريقة المحددة في هذه الدراسة، من المتوقع أن تكون معقولة وآمنة، وتستفيد إلى حد كبير مهندسي الأنسجة الذي تعمل حاليا على وضع الارتباطية البوليميرات الطبيعية لتعزيز النسيج استراتيجيات التجديد.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="4">Solution preparation:</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatin type B (porcine)</td>
			<td>Ferak</td>
			<td>Art. -Nr. 10733</td>
			<td>500 g vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wet spinning process:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>Model M312</td>
			<td>Minipuls*3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tube connector</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>14011</td>
			<td>1 box</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>Sterican</td>
			<td>5A06258541</td>
			<td>26Gx1/2&#34;(0.45 x 12mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Ferak</td>
			<td>Art. -Nr. 00010</td>
			<td>2.5 L vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycaprolactone CAPA 6500</td>
			<td>Perstorp</td>
			<td>24980-41-4</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane&#160;</td>
			<td>Scharlau</td>
			<td>CL03421000</td>
			<td>1 L vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Pasteur pipette</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-678-20A</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostat</td>
			<td>Shinetec instruments</td>
			<td>ST-B021</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peripheral venous catheter (Introcan Certo)</td>
			<td>B. Braun</td>
			<td>1B03258241</td>
			<td>24Gx3/4&#34;(0.7 x 19mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">Morphology of the gelatin tube:</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ion sputter coater machine&#160;</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>e1010</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscopy</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S-3000N</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cultivation of cells on the gelatin tube:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>488625</td>
			<td>100 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>923119</td>
			<td>500 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s modified Eagle&#39;s medium&#160;</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>31600-034</td>
			<td>Powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keratinocyte-SFM medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10744-019</td>
			<td>500 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T25 culture flask</td>
			<td>TPP</td>
			<td>90025</td>
			<td>VENT type</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-well plate</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>1209938</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Immunocytochemistry:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phospate-buffered saline</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>654471</td>
			<td>500 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid glacial</td>
			<td>Ferak</td>
			<td>Art. -Nr. 00697</td>
			<td>500 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NP-40 surfactant (Tergitol solution)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>056K0151</td>
			<td>500 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal goat serum</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>S-1000-20</td>
			<td>20 mL vial, concentrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nestin (primary antibody)</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>SC-23927</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Donkey anti-mouse-fluorescein isothiocyanate (secondary antibody)</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>SC-2099</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst 33342</td>
			<td>Anaspec</td>
			<td>AS-83218</td>
			<td>5 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>In vivo biocompatibility test:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tiletamine+zolazepam&#160;</td>
			<td>Virbac</td>
			<td>BC91</td>
			<td>5 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Bayer korea</td>
			<td>KR03227</td>
			<td>10 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketoprofen</td>
			<td>Astar</td>
			<td>1406232</td>
			<td>2 mL vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-iodine solution</td>
			<td>Everstar</td>
			<td>HA161202</td>
			<td>4 L barrel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cefazolin</td>
			<td>China Chemical &#38; Pharmaceutical</td>
			<td>18P909</td>
			<td>1 g vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade</td>
			<td>Shinetec instruments</td>
			<td>ST-B021</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissor</td>
			<td>Shinetec instruments</td>
			<td>ST-B021</td>
			<td>-</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wet-spinning-based molding process of gelatin for tissue regeneration

تقدم هذه المقالة طريقة غير مكلفة لاختلاق الجيلاتين، بوليمر طبيعي، إلى شعيرات الألياف أو غيرها من الأشكال المناسبة. من خلال أسلوب الغزل الرطب، ألياف الجيلاتين تنتجها البثق السلس في متوسط تخثر مناسب. لزيادة سطح الوظيفية لهذه الألياف الجيلاتين وقدرتها على تقليد سمات الأنسجة، يمكن مصبوب الجيلاتين إلى شكل أنبوب بالإشارة إلى هذا المفهوم. درست بالاختبارات في المختبر والمجراه في، تثبت الأنابيب الجيلاتين بإمكانات كبيرة للتطبيق في هندسة الأنسجة. بوصفها مادة فجوة شغل مناسب، الجيلاتين أنابيب يمكن استخدامها لتحل محل الأنسجة في المنطقة المتضررة (على سبيل المثال، في نظام الجهاز العصبي أو القلب والأوعية الدموية)، فضلا عن تعزيز التجدد بتوفير بديل مباشر للخلايا الجذعية والدوائر العصبية. يوفر هذا البروتوكول إجراء مفصل لإنشاء مادة بيولوجية استناداً إلى بوليمر طبيعي، وتنفيذه ومن المتوقع أن تستفيد إلى حد كبير تطوير البوليمرات الطبيعية المترابطة، التي تساعد على تحقيق استراتيجيات تجديد الأنسجة.

في هذه الدراسة، قمنا بتطوير بنجاح الجيلاتين في الألياف (الشكل 2أ) وأنابيب (الشكل 2ب، ج) عن طريق مفهوم الغزل الرطب سهل الاستعمال. ويمكن استخدام هذه المواد على أساس الجيلاتين كأي أداة طبية، اعتماداً على الأشكال. إذ ترى أن سط?...

Watch this Scientific Journal Video about Wet-spinning-based Molding Process of Gelatin for Tissue Regeneration at JoVE.com

Wet-spinning-based Molding Process of Gelatin for Tissue Regeneration

البلدان المتقدمة النمو، ووصف بروتوكول يستند إلى مفهوم الغزل الرطب، لبناء أساس الجيلاتين الحيوية المستخدمة لتطبيق هندسة الأنسجة.

عملية صب المستندة إلى الغزل الرطب من الجيلاتين لتجديد الأنسجة

This article presents an inexpensive method to fabricate gelatin, as a natural polymer, into monofilament fibers or other appropriate forms. Through the ...

هذا البروتوكول يحسن مفهوم أساسي من الرطب الغزل لتطوير مادة من شريط واحد من الألياف إلى شرائط مختلفة التي يمكن استخدامها لأي تطبيق طبي المفضل. هذه التقنية بسيطة وغير مكلفة ، ولا تتطلب إضافة البوليمرات الاصطناعية لتخصيص البوليمرات الطبيعية في مورد من البروتين للمواد ذات الأهمية. ويمكن توسيع هذه التقنية إلى التنمية الحيوية لقتل العلاج البارد مثل العلاج العصبي المركزي أو المحيطي، استبدال الأوعية الدموية، أو إعادة بناء المسالك البولية مباشرة.هذه الطريقة هي للتطبيق الطبي بما في ذلك استراتيجية لـ النيانر الأنسجة أو الطب التجديدي. يمكن تنفيذ هذه التقنية بسهولة من قبل المبتدئين. لاحظ أنه بعد عدة تكرارات صب، ينبغي دائما التحقق من نوعية الحل للحفاظ على تشكيل الأمثل.لتشكيل أنبوب الغزل الرطب، أولا غمر مقياس 24 من قبل ثلاثة أرباع بوصة القسطرة الوريدية الطرفية في محلول الجيلاتين الطازجة أعدت لمدة ثلاث ثوان، تليها الغمر في محلول الأسيتون الطازجة أعدت لمدة دقيقة واحدة. كرر هذه الخطوات 20 مرة. بعد الغمر الأسيتون الماضي، والسماح للمصببة أنبوب الجافة لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة، واستخدام الهيموستات لنقل بعناية أنبوب الجيلاتين من القسطرة إلى ماصة باستور الزجاج مع 2.5٪ بوليكابولكتون حل ثنائي كلورو الميثان للحضن بين عشية وضحاها تحت غطاء محرك السيارة في درجة حرارة الغرفة.في صباح اليوم التالي، تعقيم الجيلاتين لمدة ساعتين تحت الأشعة فوق البنفسجية قبل غمر الأنبوب لفترة وجيزة في الإيثانول 75٪. ثم غسل الأنبوب مرتين مع الخلايا الجذعية المتوسطة لإزالة الإيثانول المتبقية. لزراعة أنبوب الجيلاتين مع ثقافة الخلية، استبدال نهاية سوبينات الخلايا الجذعية الدهنية البشرية من قارورة الثقافة مع ملليلتر واحد من 0.25٪ تريبسين-EDTA لاحتضان 3.5 دقيقة في 37 درجة مئوية و 5٪ ثاني أكسيد الكربون.عندما تكون الخلايا منفصلة، وإلقاء القبض على رد فعل مع ملليلتر واحد من مصل البقر الجنين ونقل تعليق الخلية في أنبوب microcentrifuge. جمع الخلايا عن طريق الطرد المركزي وإعادة تعليق بيليه في ملليلتر واحد من الخلايا الجذعية المتوسطة. ثم ضع أنبوب الجيلاتين في بئر واحد من لوحة ستة بئر تحتوي على ثلاثة ملليلترات من الخلايا الجذعية المتوسطة.بعد عد الخلايا، بذور أربع مرات 10 إلى الرابعة من الخلايا الجذعية الدهنية البشرية في أنبوب لمدة أسبوعين حضانة في حاضنة ثقافة الخلية. بعد التأكد من المستوى المناسب من التخمير من عدم الاستجابة لقرصة إصبع القدم في أنثى ثمانية أسابيع من العمر Sprague Dawley الفئران، حلق الشعر من منطقة trapezius وتعقيم الجلد المكشوف مع حل بوديوني اليود. تغطية الفئران مع الستائر الجراحية العقيمة للحد من التلوث البكتيري للموقع الجراحي واستخدام مقص الجراحية لجعل الضحلة، شق الجلد سنتيمترين طويلة.ضع أنبوب الجيلاتين مباشرة في الطبقة بين اللفافة والعضلات واستخدم خياطة النايلون لإغلاق الجرح. ثم تعقيم الشق مع محلول بوديوني اليود. حث الجرذ عن طريق حقن العضلي من كيتوبروفين وسيفازولين والحفاظ على الحيوان في ظل ظروف معقمة لمدة سبعة أيام.يمكن استخدام هذا المفهوم الرطب الغزل المستخدم لتطوير الجيلاتين في ألياف وأنابيب. الملاحظات المورفولوجية للأنبوب الجيلاتين عن طريق مسح المجهر الإلكتروني يكشف عن سطح غير أملس جدا مع قطر داخلي أكبر من 200 ميكرومتر وسمك ما يقرب من 20 ميكرومتر. يُظهر تلطيخ أنبوب الجيلاتين لثقافة الخلايا الجذعية الدهنية البشرية للتعبير عن علامة الخلية العصبية تلطيخًا إيجابيًا للعلامة إلى جانب نوى متعددة تم اكتشافها مما يشير إلى أن الخلايا يمكن أن تخترق أنبوب الجيلاتين وتلتزم به وتتمايز إلى خلايا السلف العصبي.زرع أنبوب الجيلاتين في طبقة اللفافة يؤكد سلامته والتكييف الحيوي ، حيث لا يلاحظ أي مؤشر على احمرار أو تورم أو أعراض التهاب أخرى داخل الأنسجة المحلية ويحيط الأنبوب بالأنسجة الضامة المتطورة. في حين تحاول هذا الإجراء من نقطتين واحد، وضمان الغمر من العفن في وقت الطلاء محددة في كل حل مهمة جدا لبناء شكل أنبوب دقيق. بعد هذا الإجراء، يمكن إجراء تجاربنا استخدام نموذج الحيوان من الأمراض البشرية للتحقيق بدقة في نتائج المواد الحيوية لاستراتيجية تجديد الأنسجة.بعد تطورها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في تطوير بوليمرات الطبيعة المترابطة البسيطة في أي نوع من المواد لتطبيق طبي تقرر. في ظل حالة الاستخدام العادي، يعتبر حل ثنائي كلورو الميثان من البولي كابرولكتون ليعرض الحد الأدنى من المخاطر البيئية، ولكن لا تنسى أن تقوم بأي خطوات مع هذه المادة الكيميائية في خزانة السلامة البيولوجية المناسبة.

wet-spinning-based-molding-process-of-gelatin-for-tissue-regeneration

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Expression, Isolation, and Purification of Soluble and Insoluble Biotinylated Proteins for Nerve Tissue Regeneration

Recombinant protein engineering has utilized Escherichia coli (E. coli) expression systems for nearly 4 decades, and today E. coli is still the most widely used host organism. The flexibility of the system allows for the addition of moieties such as a biotin tag (for streptavidin interactions) and larger functional proteins like green fluorescent protein or cherry red protein. Also, the integration of unnatural amino acids like metal ion chelators, uniquely reactive functional groups, spectroscopic probes, and molecules imparting post-translational modifications has enabled better manipulation of protein properties and functionalities. As a result this technique creates customizable fusion proteins that offer significant utility for various fields of research. More specifically, the biotinylatable protein sequence has been incorporated into many target proteins because of the high affinity interaction between biotin with avidin and streptavidin. This addition has aided in enhancing detection and purification of tagged proteins as well as opening the way for secondary applications such as cell sorting. Thus, biotin-labeled molecules show an increasing and widespread influence in bioindustrial and biomedical fields. For the purpose of our research we have engineered recombinant biotinylated fusion proteins containing nerve growth factor (NGF) and semaphorin3A (Sema3A) functional regions. We have reported previously how these biotinylated fusion proteins, along with other active protein sequences, can be tethered to biomaterials for tissue engineering and regenerative purposes. This protocol outlines the basics of engineering biotinylatable proteins at the milligram scale, utilizing&#160; a T7 lac inducible vector and E. coli expression hosts, starting from transformation to scale-up and purification.

Developing biotinylatable fusion proteins has many potential applications in various fields of research. Recombinant protein engineering is a straight forward procedure that is cost-effective, providing high yields of custom-designed proteins.

التعبير، والعزلة، وتنقية القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان البيروكسيديز البروتينات لتجديد الأنسجة العصبية

Recombinant protein engineering has utilized Escherichia coli (E. coli) expression systems for nearly 4 decades, and today E. coli is still the most ...

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using traditional liquid injection molding processes can be an expensive process due to tooling and equipment costs. As a result, it has traditionally been impractical to use liquid injection molding for low-cost, rapid prototyping applications. We have devised a method for rapid and low-cost production of liquid elastomer injection molded devices that utilizes fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as an injection system. Low costs and rapid turnaround time in this technique lower the barrier to iteratively designing and prototyping complex elastomer devices. Furthermore, CAD models developed in this process can be later adapted for metal mold tooling design, enabling an easy transition to a traditional injection molding process. We have used this technique to manufacture intravaginal probes involving complex geometries, as well as overmolding over metal parts, using tools commonly available within an academic research laboratory. However, this technique can be easily adapted to create liquid injection molded devices for many other applications.

We have devised a method for low-cost and rapid prototyping of liquid elastomer rubber injection molded devices by using fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as a liquid injection system.

النماذج الأولية السريعة ومنخفضة التكلفة من الأجهزة الطبية عن طريق 3D المطبوعة لقوالب حقن صب السائل

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. Collagen has been extensively used for a wide range of biomedical applications and is considered a valid alternative to synthetic materials due to its inherent biocompatibility (i.e., low antigenicity, inflammation, and cytotoxic responses). However, the limited mechanical properties and the related low hand-ability of collagen gels have hampered their use as scaffold materials for vascular tissue engineering. Therefore, the rationale behind this work was first to engineer cellularized collagen gels into a tubular-shaped geometry and second to enhance smooth muscle cells driven reorganization of collagen matrix to obtain tissues stiff enough to be handled.
The strategy described here is based on the direct assembling of collagen and smooth muscle cells (construct) in a 3D cylindrical geometry with the use of a molding technique. This process requires a maturation period, during which the constructs are cultured in a bioreactor under static conditions (without applied external dynamic mechanical constraints) for 1 or 2 weeks. The &#8220;static bioreactor&#8221; provides a monitored and controlled sterile environment (pH, temperature, gas exchange, nutrient supply and waste removal) to the constructs. During culture period, thickness measurements were performed to evaluate the cells-driven remodeling of the collagen matrix, and glucose consumption and lactate production rates were measured to monitor the cells metabolic activity. Finally, mechanical and viscoelastic properties were assessed for the resulting tubular constructs. To this end, specific protocols and a focused know-how (manipulation, gripping, working in hydrated environment, and so on) were developed to characterize the engineered tissues.

In this work, we present a technique for the rapid fabrication of living vascular tissues by direct culturing of collagen, smooth muscle cells and endothelial cells. In addition, a new protocol for the mechanical characterization of engineered vascular tissues is described.

الهندسة 3D Cellularized الهلام الكولاجين لتجديد الأنسجة الوعائية

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Adapting the Electrospinning Process to Provide Three Unique Environments for a Tri-layered In Vitro Model of the Airway Wall

Electrospinning is a highly adaptable method producing porous 3D fibrous scaffolds that can be exploited in in vitro cell culture. Alterations to intrinsic parameters within the process allow a high degree of control over scaffold characteristics including fiber diameter, alignment and porosity. By developing scaffolds with similar dimensions and topographies to organ- or tissue-specific extracellular matrices (ECM), micro-environments representative to those that cells are exposed to in situ can be created. 
The airway bronchiole wall, comprised of three main micro-environments, was selected as a model tissue. Using decellularized airway ECM as a guide, we electrospun the non-degradable polymer, polyethylene terephthalate (PET), by three different protocols to produce three individual electrospun scaffolds optimized for epithelial, fibroblast or smooth muscle cell-culture. Using a commercially available bioreactor system, we stably co-cultured the three cell-types to provide an in vitro model of the airway wall over an extended time period.
This model highlights the potential for such methods being employed in in vitro diagnostic studies investigating important inter-cellular cross-talk mechanisms or assessing novel pharmaceutical targets, by providing a relevant platform to allow the culture of fully differentiated adult cells within 3D, tissue-specific environments.

Adapting the Electrospinning Process to Provide Three Unique Environments for a Tri-layered In Vitro Model of the Airway Wall

Advancements in biomaterial technologies enable the development of three-dimensional multi-cell-type constructs. We have developed electrospinning protocols to produce three individual scaffolds to culture the main structural cells of the airway to provide a 3D in vitro model of the airway bronchiole wall.

تكييف عملية Electrospinning لتوفير ثلاث بيئات فريدة من نوعها لثلاثي الطبقات<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج جدار مجرى الهواء

Electrospinning is a highly adaptable method producing porous 3D fibrous scaffolds that can be exploited in in vitro cell culture. Alterations to ...

Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in complex mixtures. It is often used to analyze gasoline, jet fuel, diesel, bio-diesel and the organic fraction of bio-crude/bio-oil. In most of those analyses, the first dimension of separation is non-polar, followed by a polar separation. The aqueous fractions of bio-crude and other aqueous samples from biofuels production have been examined with similar column combinations. However, sample preparation techniques such as derivatization, solvent extraction, and solid-phase extraction were necessary prior to analysis. In this study, aqueous fractions obtained from the hydrothermal liquefaction of algae were characterized by two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry without prior sample preparation techniques using a polar separation in the first dimension followed by a non-polar separation in the second. Two-dimensional plots from this analysis were compared with those obtained from the more traditional column configuration. Results from qualitative characterization of the aqueous fractions of algal bio-crude are discussed in detail. The advantages of using a polar separation followed by a non-polar separation for characterization of organics in aqueous samples by two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry are highlighted.

A two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry method is described for characterization of the aqueous fraction of bio-crude produced from hydrothermal liquefaction of algae. This protocol can also be employed to analyze the aqueous fraction of liquid products from fast pyrolysis, catalytic fast pyrolysis, catalytic deoxygenation and hydro-treating.

توصيف نوعي لكسر مائي من الحرارية المائية لتسييل من الطحالب عن طريق 2D اللوني للغاز مع الوقت من الطيران الطيف الكتلي

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in ...

Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of smart soft devices for biomedical applications. Although a number of magnetically-responsive drug delivery systems have demonstrated efficacies through either in vitro proof of concept studies or in vivo preclinical applications, their use in clinical settings is still limited by their insufficient biocompatibility or biodegradability. Additionally, many of the existing platforms rely on sophisticated techniques for their fabrications. We recently demonstrated the fabrication of biodegradable, gelatin-based thermo-responsive microgel by physically entrapping poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylamide) chains as a minor component within a three-dimensional gelatin network. In this study, we present a facile method to fabricate a biodegradable drug release platform that enables a magneto-thermally triggered drug release. This was achieved by incorporating superparamagnetic iron oxide nanoparticles and thermo-responsive polymers within gelatin-based colloidal microgels, in conjunction with an alternating magnetic field application system.

We present a facile method to fabricate a biodegradable gelatin-based drug release platform that is magneto-thermally responsive. This was achieved by incorporating superparamagnetic iron oxide nanoparticles and poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylamide) within a spherical gelatin micro-network crosslinked by genipin, in conjunction with an alternating magnetic field application system.

بالتناوب المغناطيسي Microgels الجيلاتين الهجين-الميدان الاستجابة لرقابة الإصدار المخدرات

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

A Paired Bead and Magnet Array for Molding Microwells with Variable Concave Geometries

A spheroid culture is a useful tool for understanding cellular behavior in that it provides an in vivo-like three-dimensional environment. Various spheroid production methods such as non-adhesive surfaces, spinner flasks, hanging drops, and microwells have been used in studies of cell-to-cell interaction, immune-activation, drug screening, stem cell differentiation, and organoid generation. Among these methods, microwells with a three-dimensional concave geometry have gained the attention of scientists and engineers, given their advantages of uniform-sized spheroid generation and the ease with which the responses of individual spheroids can be monitored. Even though cost-effective methods such as the use of flexible membranes and ice lithography have been proposed, these techniques incur serious drawbacks such as difficulty in controlling the pattern sizes, achievement of high aspect ratios, and production of larger areas of microwells. To overcome these problems, we propose a robust method for fabricating concave microwells without the need for complex high-cost facilities. This method utilizes a 30 x 30 through-hole array, several hundred micrometer-order steel beads, and magnetic force to fabricate 900 microwells in a 3 cm x 3 cm polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. To demonstrate the applicability of our method to cell biological applications, we cultured adipose stem cells for 3 days and successfully produced spheroids using our microwell platform. In addition, we performed a magnetostatic simulation to investigate the mechanism, whereby magnetic force was used to trap the steel beads in the through-holes. We believe that the proposed microwell fabrication method could be applied to many spheroid-based cellular studies such as drug screening, tissue regeneration, stem cell differentiation, and cancer metastasis.

This manuscript introduces a robust method of fabricating concave microwells without the need for complex high-cost facilities. Using magnetic force, steel beads, and a through-hole array, several hundred microwells were formed in a 3 cm x 3 cm polydimethylsiloxane (PDMS) substrate.

حبة المزدوجة والصفيف المغناطيس لصب ميكروويلس مع الهندسات مقعرة متغير

A spheroid culture is a useful tool for understanding cellular behavior in that it provides an in vivo-like three-dimensional environment. Various ...

Three-dimensional Tissue Engineered Aligned Astrocyte Networks to Recapitulate Developmental Mechanisms and Facilitate Nervous System Regeneration

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to replace lost neurons and regenerate axonal pathways. However, during nervous system development, neuronal migration and axonal extension often occur along pathways formed by other cells, referred to as &#34;living scaffolds&#34;. Seeking to emulate these mechanisms and to design a strategy that circumvents the inhibitory environment of the CNS, this manuscript presents a protocol to fabricate tissue engineered astrocyte-based &#34;living scaffolds&#34;. To create these constructs, we employed a novel biomaterial encasement scheme to induce astrocytes to self-assemble into dense three-dimensional bundles of bipolar longitudinally-aligned somata and processes. First, hollow hydrogel micro-columns were assembled, and the inner lumen was coated with collagen extracellular-matrix. Dissociated cerebral cortical astrocytes were then delivered into the lumen of the cylindrical micro-column and, at a critical inner diameter of &#60;350 &#181;m, spontaneously self-aligned and contracted to produce long fiber-like cables consisting of dense bundles of astrocyte processes and collagen fibrils measuring &#60;150 &#181;m in diameter yet extending several cm in length. These engineered living scaffolds exhibited &#62;97% cell viability and were virtually exclusively comprised of astrocytes expressing a combination of the intermediate filament proteins glial-fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, and nestin. These aligned astrocyte networks were found to provide a permissive substrate for neuronal attachment and aligned neurite extension. Moreover, these constructs maintain integrity and alignment when extracted from the hydrogel encasement, making them suitable for CNS implantation. These preformed constructs structurally emulate key cytoarchitectural elements of naturally occurring glial-based &#34;living scaffolds&#34; in vivo. As such, these engineered living scaffolds may serve as test-beds to study neurodevelopmental mechanisms in vitro or facilitate neuroregeneration by directing neuronal migration and/or axonal pathfinding following CNS degeneration in vivo.

We showcase the development of self-assembled, three-dimensional bundles of longitudinally aligned astrocytic somata and processes within a novel biomaterial encasement. These engineered &#34;living scaffolds&#34;, exhibiting micron-scale diameter yet extending centimeters in length, may serve as test-beds to study neurodevelopmental mechanisms or facilitate neuroregeneration by directing neuronal migration and/or axonal pathfinding.

ثلاثي الأبعاد الأنسجة المهندسة الانحياز شبكات Astrocyte الخص الآليات الإنمائية وتيسير التجدد العصبي

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to ...

Patterning the Geometry of Human Embryonic Stem Cell Colonies on Compliant Substrates to Control Tissue-Level Mechanics

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that correspond to primary germ layer formation during embryogenesis. Thus, these cells represent a powerful tool with which to examine the mechanisms that drive early human development. We have developed a method to culture human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates that provides control over both the geometry of the colonies and their mechanical environment in order to recapitulate the physical parameters that underlie embryogenesis. The key feature of this method is the ability to generate polyacrylamide hydrogels with defined patterns of extracellular matrix ligand at the surface to promote cell attachment. This is achieved by fabricating stencils with the desired geometric patterns, using these stencils to create patterns of extracellular matrix ligand on glass coverslips, and transferring these patterns to polyacrylamide hydrogels during polymerization. This method is also compatible with traction force microscopy, allowing the user to measure and map the distribution of cell-generated forces within the confined colonies. In combination with standard biochemical assays, these measurements can be used to examine the role mechanical cues play in fate specification and morphogenesis during early human development.

Extracellular matrix ligands can be patterned onto polyacrylamide hydrogels to enable the culture of human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates. This method can be combined with traction force microscopy and biochemical assays to examine the interplay between tissue geometry, cell-generated forces, and fate specification.

زخرفه هندسه مستعمرات الخلايا الجذعية الجنينية البشرية علي ركائز متوافقة للتحكم في ميكانيكا مستوي الانسجه

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

Gelatin methacryloyl (GelMA) has become a popular biomaterial in the field of bioprinting. The derivation of this material is gelatin, which is hydrolyzed from mammal collagen. Thus, the arginine-glycine-aspartic acid (RGD) sequences and target motifs of matrix metalloproteinase (MMP) remain on the molecular chains, which help achieve cell attachment and degradation. Furthermore, formation properties of GelMA are versatile. The methacrylamide groups allow a material to become rapidly crosslinked under light irradiation in the presence of a photoinitiator. Therefore, it makes great sense to establish suitable methods for synthesizing three-dimensional (3D) structures with this promising material. However, its low viscosity restricts GelMA's printability. Presented here are methods to carry out 3D bioprinting of GelMA hydrogels, namely the fabrication of GelMA microspheres, GelMA fibers, GelMA complex structures, and GelMA-based microfluidic chips. The resulting structures and biocompatibility of the materials as well as the printing methods are discussed. It is believed that this protocol may serve as a bridge between previously applied biomaterials and GelMA as well as contribute to the establishment of GelMA-based 3D architectures for biomedical applications.

Presented here is a method for the 3D bioprinting of gelatin methacryloyl.

بروتوكولات 3D بيوريتينغ من الجيلاتين ميثاكريلويل هيدروجيل القائم علي الحيوية

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