Name: wet-spinning-based molding process of gelatin for tissue regeneration
Uploaded: 2019-03-07T14:15:00
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Questo studio è stato sostenuto dal Ministero della difesa nazionale (MAB-105-070; MAB-106-077; MAB-107-032; MAB-107-065), il Ministero della scienza e della tecnologia (la maggior parte 107-2320-B016-016), Tri-Service General Hospital, la Nazionale Difesa centro medico, Taiwan (TSGH-C106-046; TSGH-C106-115; TSGH-C107-041) e Cheng-Hsin General Hospital e centro medico della difesa nazionale cooperazione (CH-NDMC-107-8).

I tessuti grassi sono stati ottenuti da interventi chirurgici ortopedici, come certificato da istituzionale Review Board di Tri-Service ospedale generale, Taipei, Taiwan, r.o.c. procedure che coinvolgono soggetti animali sono state approvate dal comitato di cura degli animali a livello nazionale Centro medico della difesa, Taiwan (R.O.C).
1. Inumidire il processo di filatura
<ol><li>
Preparazione della soluzione
	<ol>
<li>Sciogliere 5 g di gelatina in polvere in 100 mL di ac...

<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. 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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>

Abbiamo presentato lo sviluppo di biomateriali a base di gelatina utilizzando un semplice wet spinning tecnica può essere applicata nello studio dei polimeri naturali per la rigenerazione tissutale. Questo lavoro ha dimostrato la possibilità di fabbricazione di gelatina come fonte proteica grande senza l'aggiunta di altre fonti, con l'obiettivo di ottimizzare le proprietà della gelatina stessa. Lo sviluppo di biomateriali a base di gelatina è stato interamente effettuato a temperatura ambiente (22-26 ° C). Una prepa...

L'ultimo sviluppo nella rigenerazione del tessuto comporta l'applicazione dell'ingegneria tissutale, che rappresenta una sfida per il miglioramento di nuove strategie terapeutiche nei trattamenti medici. Ad esempio, il limitato potenziale di rigenerazione del sistema nervoso, seguenti lesioni o malattia, pone un problema significativo per la salute in tutto il mondo. A causa della complessità dei processi fisiopatologici associati con il sistema nervoso, l'uso di autoinnesto tradizionale o l'esecuzione di chirurgia di stabilizzazione ha dimostrato di offrire benefici in esiti funzionali, ma non ci è prova forte per gli effetti della fissazione spinale Chirurgia1,2. Il tessuto presso l'area danneggiata è perso e sostituito con hypertrophically indotto astrociti3, alla fine formano un denso cicatrice gliale4,5. Questa matrice agisce come una barriera che blocchi il recupero del nervo funzione6,7 ed è, quindi, ostacola notevolmente rigenerazione. Pertanto, si prevede un materiale di divario di riempimento adatto per prevenire la perdita di tessuto e ridurre la formazione di cicatrice-collegato del tessuto connettivo, mantenendo l'integrità della zona danneggiata, nonché offrendo la sostituzione diretta delle cellule neurali e circuiti per promuovere la rigenerazione dell'assone.
Biomateriali polimerici sono state preferite come scaffold per la terapia di rigenerazione del tessuto, sulla base del regolamento della cella o dell'assone comportamento e tessuto progressione attraverso il sostegno naturale della matrice extracellulare (ECM). Il formato della fibra è comunemente considerato come un blocco di costruzione per vari materiali, a causa della sua struttura unidimensionale8. Le fibre si ottengono generalmente dei melt estrusione o wet spinning metodo; Tuttavia, le grandi dimensioni e il costo dell'apparecchiatura e la difficoltà di eseguire questi metodi sono impegnativi. Inoltre, la maggior parte del lavoro relazionato a fibre di polimeri è stata concentrata su materiali sintetici o compositi. Polimeri naturali come fonte di biomateriale offrono migliori proprietà di biocompatibilità per il corpo umano. Tuttavia, per ottenere l'allineamento delle fibre di polimeri naturali è relativamente più difficile che di polimero sintetico fonti9. Quindi, la conversione di un polimero naturale come una ricca fonte di proteine in fibre di biomateriale è una strategia importante — non solo possono essere direttamente le fibre di biomateriale isolato dalla materia, evitando così una trasformazione inutile ai monomeri, ma la fibre di proteine hanno anche un bell'aspetto e caratteristiche favorevoli10.
A questo proposito, descriviamo un metodo di trattamento economico per la produzione di fibre di polimeri naturali attraverso il concetto di base della filatura bagnata, che può essere implementata su scala di laboratorio per l'ingegneria tissutale. Filatura bagnata avviene mediante estrusione e la coagulazione di una soluzione di polimero in un nonsolvent di polimero adatto. Una soluzione appropriata, viscosa drogata nel mezzo di coagulazione provoca le molecole di polimero a dissolversi. Attraverso la transizione di fase, i filamenti quindi perdono la loro solubilità e sono precipitati sotto forma di un polimero solido fase11. Riferendosi a questo concetto, abbiamo quindi ampliato lo sviluppo della gelatina in forma tubo tramite un processo di stampaggio, che è considerato adeguato per l'applicazione di rigenerazione del tessuto. Inoltre, intrinsecamente, possiamo anche sviluppare qualsiasi forma di materiale dalle fibre di gelatina (ad es., condotto di gelatina arrotolato da parecchie fibre di gelatina), per altre applicazioni desiderate.
Gelatina, un polimero naturale biodegradabile, è formata da collagene denaturato ed idrolizzato, compreso qualsiasi stato semicristalline, amorfo o Tripla elicoidale di collagene12. È ben noto che il collagene è la proteina strutturale essenziale in tutti i tessuti connettivi di vertebrati e invertebrati13,14, che è simile alla struttura di proteina della ECM principale che induce la crescita del nervo e, contemporaneamente, sostituisce una grande quantità di glicosaminoglicani secernuta durante lesioni del midollo spinale. Pertanto, l'utilizzo della gelatina come fonte sarebbe un'ottima scelta per qualsiasi veicolo di intervento medico. Oltre ad essere una fonte economica, la gelatina è anche biodegradabile e citocompatibili e clinicamente dimostrato di essere un temporaneo difetto filler15. Sviluppato in una forma di tubo,, test in vitro e in vivo, descritti qui dimostrano che la gelatina ha un'eccellente biocompatibilità e idoneità per future applicazioni di tessuto. Coltivate con cellule staminali adipose umane, tubi di gelatina migliorano differenziamento in cellule progenitrici neurali utilizzando la macchiatura positiva nestina come un indicatore delle cellule neurali. Inoltre, la gelatina come materiale di riempimento gap, come prodotto dal metodo stabilito in questo studio, è previsto di essere gestibile e sicuro e di grande beneficio ingegneri di tessuto che stanno attualmente sviluppando correlativi polimeri naturali per la valorizzazione del tessuto strategie di rivitalizzazione.

<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

Questo articolo presenta un metodo economico per fabbricare gelatina, come un polimero naturale, in fibre monofilamento o altre forme appropriate. Attraverso sul bagnato metodo di filatura, fibre di gelatina sono prodotte per estrusione liscia in un mezzo adatto coagulazione. Per aumentare la superficie funzionale di queste fibre di gelatina e la loro capacità di imitare le caratteristiche dei tessuti, la gelatina può essere modellato in una forma di tubo facendo riferimento a questo concetto. Esaminato dai test in vitro e in vivo, i tubi di gelatina dimostrano un grande potenziale per l'applicazione nell'ingegneria tissutale. Agendo come un materiale di riempimento adatto gap, gelatina tubi possono essere utilizzati per sostituire il tessuto nella zona danneggiata (ad esempio, nel sistema nervoso o cardiovascolare), nonché per promuovere la rigenerazione fornendo una sostituzione diretta delle cellule staminali e circuiti neurali. Questo protocollo fornisce una procedura dettagliata per la creazione di un biomateriale basato su un polimero naturale, e la sua attuazione è previsto per lo sviluppo del correlativi polimeri naturali, che aiutano a realizzare strategie di rivitalizzazione del tessuto di grande beneficio.

In questo studio, abbiamo sviluppato con successo la gelatina in fibre (Figura 2A) e tubi (Figura 2B, C) attraverso il concetto di filatura bagnata user-friendly. Questi materiali a base di gelatina possono essere utilizzati come qualsiasi strumento medico, a seconda delle loro forme. Considerando che la superficie funzionale e telaio di tali materiali sono più adatti per la rigenerazione tissut...

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

Abbiamo sviluppato e descrivere un protocollo basato sul concetto di filatura bagnata, per la realizzazione di biomateriali basati su gelatina utilizzata per l'applicazione dell'ingegneria tissutale.

Processo di stampaggio basati su bagnato-filatura di gelatina per la rigenerazione tissutale

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

Questo protocollo migliora un concetto di base di filatura a umido per sviluppare un materiale da una singola striscia di fibra in varie strisce che possono essere utilizzate per qualsiasi applicazione medica preferita. Questa tecnica è semplice, economica e non richiede l'aggiunta di polimeri sintetici per la personalizzazione dei polimeri naturali in una risorsa proteica per materiali di interesse. Questa tecnica può essere estesa allo sviluppo di biomateriali per uccidere la terapia del freddo come il trattamento del sistema nervoso centrale o periferico, la sostituzione dei vasi sanguigni o la ricostruzione diretta delle vie urinarie.Questo metodo è destinato all'applicazione medica, inclusa una strategia per la nevralizzazione dei tessuti o la medicina rigenerativa. Questa tecnica può essere facilmente implementata dai principianti. Si noti che, dopo diverse ripetizioni di stampaggio, la qualità della soluzione deve sempre essere controllata per mantenere una formazione ottimale.Per formare il tubo rotante bagnato, immergere prima un catetere venoso periferico da 24 gauge per tre quarti di pollice in una soluzione di gelatina preparata al momento per tre secondi, seguita da immersione in soluzione di acetone preparata al momento per un minuto. Ripetere questi passaggi 20 volte. Dopo l'ultima immersione in acetone, lasciare asciugare il tubo stampato per cinque minuti a temperatura ambiente e utilizzare un emostato per trasferire con cura il tubo di gelatina dal catetere in una pipetta Pasteur in vetro con soluzione di clorometano policaprolattone al 2,5% per un'incubazione notturna sotto il cofano a temperatura ambiente.La mattina seguente, sterilizzare la gelatina per due ore sotto la luce ultravioletta prima di immergere brevemente il tubo nel 75% di etanolo. Quindi lavare il tubo due volte con il mezzo delle cellule staminali per rimuovere l'etanolo residuo. Per coltivare il tubo di gelatina con la coltura cellulare, sostituire l'estremità supinata delle cellule staminali adipose umane da un pallone da coltura con un millilitro dello 0,25% di tripside-EDTA per un'incubazione di 3,5 minuti a 37 gradi Celsius e 5% di anidride carbonica.Quando le cellule si sono staccate, arrestare la reazione con un millilitro di siero bovino fetale e trasferire la sospensione cellulare in un tubo di microcentrifugo. Raccogliere le cellule mediante centrifugazione e rimosogliere il pellet in un millilitro di mezzo di cellule staminali. Quindi posizionare il tubo di gelatina in un pozzo di una piastra di sei po 'contenente tre millilitri di mezzo di cellule staminali.Dopo aver contato le cellule, seminare quattro volte 10 al quarto delle cellule staminali adipose umane nel tubo per un'incubazione di due settimane nell'incubatore di coltura cellulare. Dopo aver confermato il livello appropriato di sedazione per mancanza di risposta al dito del dito in un topo Sprague Dawley femmina di otto settimane, radere i capelli dalla zona del trapezio e sterilizzare la pelle esposta con soluzione di povidone-iodio. Coprire il topo con tende chirurgiche sterili per ridurre la contaminazione batterica del sito chirurgico e utilizzare forbici chirurgiche per fare un'incisione cutanea superficiale lunga due centimetri.Posizionare il tubo di gelatina direttamente nello strato tra la fascia e il muscolo e utilizzare una sutura di nylon per chiudere la ferita. Quindi sterilizzare l'incisione con soluzione di povidone-iodio. Indurre il ratto attraverso un'iniezione intramuscolare di chetoprofene e cefalolina e mantenere l'animale in condizioni asettiche per sette giorni.Questo concetto di filatura bagnata di facile utilizzo può essere utilizzato per sviluppare gelatina in fibre e tubi. Le osservazioni morfologiche del tubo di gelatina mediante microscopia elettronica a scansione rivelano una superficie non molto liscia con un diametro interno superiore a 200 micrometri e uno spessore di circa 20 micrometri. La colorazione di un tubo di gelatina di coltura di cellule staminali adipose umane per l'espressione marcatore di cellule neurali dimostra una colorazione positiva per il marcatore insieme a più nuclei rilevati che suggeriscono che le cellule possono penetrare e aderire al tubo di gelatina e differenziarsi in cellule progenitrici neurali.L'impianto del tubo di gelatina nello strato di fascia conferma la sua sicurezza e biocompatibilità, poiché non si osserva alcuna indicazione di arrossamento, gonfiore o altri sintomi infiammatori all'interno del tessuto locale e il tubo è circondato da tessuto connettivo ben sviluppato. Durante il tentativo di questa procedura di due punti uno, garantire l'immersione dello stampo nel tempo di rivestimento specifico in ogni soluzione è molto importante per costruire una forma precisa del tubo. Seguendo questa procedura, i nostri esperimenti utilizzano il modello animale della malattia umana può essere eseguito per indagare con precisione l'esito dei biomateriali per la strategia di rigenerazione dei tessuti.Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha spianato la strada ai ricercatori nello sviluppo di semplici polimeri naturali correlativi in qualsiasi tipo di materiale per un'applicazione medica decisa. In condizioni di uso normale, la soluzione di policlorometano policaprolattone è considerata un pericolo ambientale minimo, ma non dimenticare di eseguire alcun passo con questa sostanza chimica in un armadio di biosicurezza appropriato.

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