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

Это исследование было поддержано Министерством национальной обороны (МАБ-105-070; MAB-106-077; MAB-107-032; MAB-107-065), Министерство науки и техники (большинство 107-2320-B016-016), Tri служба больницы общего профиля, национальной обороны медицинский центр, Тайвань (TSGH-C106-046; TSGH-C106-115; TSGH-C107-041) и Чэн синь больницы, так и национальной обороны медицинский центр сотрудничества (CH-МКНД-107-8).

Жировой ткани были получены от ортопедических операций, как заверенные институционального обзора Совет из Tri-служба больницы общего профиля, Тайбэй, Тайвань, R.O.C. процедуры с участием животных субъектов были утверждены Комитетом по уход животных на национальном Медицинский центр обор?...

<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>

Мы представили разработки на основе желатина биоматериалов с помощью простой влажной спиннинг техники, которые могут применяться в изучении природных полимеров для регенерации тканей. Эта работа продемонстрировала возможность изготовление желатина как источник большой белок без до...

Последняя разработка в регенерации тканей предполагает применение тканевой инженерии, которая представляет собой вызов для совершенствования новых терапевтических стратегий медицинского лечения. Например ограниченный потенциал регенерации нервной системы, следующие травмы или болезни, создает проблему значительного здравоохранения во всем мире. Из-за сложности патофизиологических процессов, связанных с нервной системой использование традиционных аутотрансплантатом или осуществление стабилизации хирургии было показано, чтобы предложить преимущества в функциональных результатов, но нет сильных доказательств для эффекты позвоночника Фиксация хирургии1,2. Ткани на поврежденную область потеряла и заменен на hypertrophically индуцированных астроциты3, сформировав плотной глиальный рубец4,5. Эта матрица действует как барьер, что блоки нерва функционируют6,7 и, таким образом, значительно препятствует регенерации. Таким образом, подходящие пломбировочный материал разрыв ожидается предотвратить потерю ткани и уменьшить образование связанных рубцовой соединительной ткани, поддержание целостности поврежденной области, а также путем предоставления прямой замены нервных клеток и Схема регенерации аксона.
Полимерные биоматериалы были предпочтительным, как строительные леса для терапии регенерации тканей, основанные на регулировании ячейки или аксона тканей и поведение прогрессии через поддержку естественных внеклеточного матрикса (ECM). Формат волокна обычно рассматривается как строительный блок для различных материалов, благодаря его одномерные структуры8. Волокна могут быть получены как правило экструзия расплава или влажная, спиннинг метод; Однако большого размера и стоимости оборудования и сложности для выполнения этих методов являются сложным. Кроме того большинство работы, связанной с полимерного волокна была сосредоточена на синтетические или композитных материалов. Полимеры природные в качестве источника биоматериала предлагают лучше биосовместимость свойствами для организма человека. Тем не менее для получения выравнивание естественных полимерных волокон является относительно более сложным, чем синтетические полимерные источники9. Таким образом, преобразование естественных полимеров как богатый источник белка в биоматериала волокна является важной стратегией — не только биоматериала волокна можно непосредственно изолированы от сырья, таким образом избегая ненужного преобразования до мономеров, но белковых волокон также имеют хороший внешний вид и благоприятные характеристики10.
В этой связи мы описываем метод недорогой обработки для изготовления волокон природного полимера через основные концепции мокрого прядения, которые могут быть реализованы на лабораторных установках для тканевой инженерии. Мокрого прядения выполняется путем экструзии и коагуляции раствора полимера в подходящей полимер нерастворитель. Необходимости, вязкой допированном в среду коагуляции приводит молекулы полимера распустить. Через фазового перехода нити затем потерять их растворимости и осаждаются в виде твердого полимера этапа11. Ссылаясь на этой концепции, мы затем расширил развития желатин в форму трубки процессом литья, который считается надлежащего применения регенерации тканей. Кроме того, неразрывно, мы также можем разработать любой формы, материала из желатина волокон (например, желатин каналом закатал из нескольких волокон желатина), для других желаемых приложений.
Желатин, биоразлагаемые природный полимер, формируется из денатурированные и гидролизованный коллаген, включая любые semicrystalline, аморфный или тройной винтовой состояние коллагена12. Хорошо известно, что коллаген является основным структурного белка во всех соединительных тканях позвоночных и беспозвоночных13,14, которая похожа на структуру белка главный ЭВМ, которая вызывает рост нервных и, одновременно заменяет большое количество Гликозаминогликан, выделяется во время травм спинного мозга. Таким образом использование желатина в качестве источника будет отличным выбором для любого медицинского автомобиля. Помимо того, что недорогой источник, желатин также биоразлагаемых и cytocompatible и клинически доказано, чтобы быть временный дефект наполнитель15. Превратился в форму трубки, в vitro и in vivo тесты, описанные здесь продемонстрировать, что желатин есть отличная биосовместимость и пригодность для будущих ткани инженерных приложений. Культивировали с жировых стволовых клеток человека, желатин трубы улучшить клеточная дифференцировка в нейронных прогениторных клеток, используя позитивные Нестин окрашивание как маркер нервных клеток. Кроме того желатин, как заполнение разрыва материала, как метода, в этом исследовании, ожидается быть управляемой и безопасной и пользу ткани инженеров, которые в настоящее время разрабатывают коррелятивных природных полимеров для укрепления тканей Регенерация стратегии.

<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

Эта статья представляет недорогой метод для изготовления желатин, как природный полимер, леска волокон или другие надлежащие формы. Через мокрый, спиннинг метод желатин волокон производятся гладкой экструзии в среде подходящей коагуляции. Чтобы увеличить функциональные поверхности этих волокон желатина и их способность имитировать функции тканей, желатин можно формовать в форму трубки, ссылаясь на этой концепции. Рассмотренные в vitro и in vivo тесты, желатин трубы демонстрируют большой потенциал для применения в тканевой инженерии. Действуя в качестве подходящего разрыв наполнителя, желатин, трубы могут быть использованы для замены тканей в поврежденной области (например, в нервной и сердечно-сосудистой системы), а также способствовать регенерации путем предоставления прямой замены стволовых клеток и нейронных сетей. Этот протокол предоставляет подробные процедуры для создания биоматериала, на основе природного полимера, и его осуществление, как ожидается, значительно способствовали развитию коррелятивных природных полимеров, которые помогают реализовать стратегии регенерации тканей.

В этом исследовании мы успешно разработали желатин в волокна (рисA) и трубки (рис. 2B, C) через удобный мокрого прядения концепции. Эти материалы на основе желатина могут быть использованы как любой инструмент медицински?...

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

Мы разработали и описать протокол, основанный на концепции мокрого прядения, для строительства на основе желатина биоматериалов, используемых для применения тканевой инженерии.

Процесс литья на основе мокрого прядения желатина для регенерации тканей

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

Этот протокол улучшает основную концепцию мокрого спиннинга для разработки материала из одной полосы волокна в различные полосы, которые могут быть использованы для любого предпочтительного медицинского применения. Этот метод прост, недорог и не требует добавления синтетических полимеров для настройки натуральных полимеров в ресурс белка для материалов, представляющих интерес. Этот метод может быть распространен на развитие биоматериала для убийства холодной терапии, такой как лечение центральной или периферической нервной системы, замена кровеносных сосудов или прямая реконструкция мочевыводящих путей.Этот метод предназначен для медицинского применения, в том числе в качестве стратегии для неврализации тканей или регенеративной медицины. Этот метод может быть легко реализован новичками. Обратите внимание, что после нескольких повторений литья, качество раствора всегда должно быть проверено для поддержания оптимального формирования.Чтобы сформировать влажную вращательную трубку, сначала погрузите 24 датчика на три четверти дюйма периферического венозного катетера в свежеприготовленный желатиновый раствор в течение трех секунд, а затем погружение в свежеприготовленный раствор ацетона в течение одной минуты. Повторите эти шаги 20 раз. После последнего погружения ацетона, пусть формованные трубки сухой в течение пяти минут при комнатной температуре, и использовать гемостат тщательно передать желатиновую трубку из катетера в стеклянный пастер пипетку с 2,5%polycaprolactone дихлорметановый раствор для ночной инкубации под капотом при комнатной температуре.На следующее утро, стерилизовать желатин в течение двух часов под ультрафиолетовым светом, прежде чем кратко погружения трубки в 75%этанола. Затем мыть трубку два раза со средой стволовых клеток, чтобы удалить остаточный этанол. Чтобы культивировать желатиновую трубку с клеточной культурой, замените супинатный конец стволовых клеток из культуры колбы на один миллилитр 0,25%трипсин-ЭДТА на 3,5-минутную инкубацию при 37 градусах Цельсия и 5%углекислом газе.Когда клетки отсоединились, остановить реакцию с одним миллилитром плода бычьей сыворотки и передачи клеточной суспензии в микроцентрифуг трубки. Соберите клетки путем центрифугации и повторно посовещения гранулы в один миллилитр стволовых клеток среды. Затем поместите желатиновую трубку в один колодец из шести хорошо пластины, содержащей три миллилитров стволовых клеток среды.После подсчета клеток, семена четыре раза от 10 до четвертого человека жировых стволовых клеток в трубку в течение двух недель инкубации в инкубаторе клеточной культуры. После подтверждения соответствующего уровня sedation из-за отсутствия реакции на щепотку ног в женской восьминедельной крысы Sprague Dawley, брить волосы из области трапециевидной и стерилизовать подвергаются кожи с povidone-йода раствора. Обложка крысы с стерильными хирургическими шторами, чтобы уменьшить бактериальное загрязнение хирургического сайта и использовать хирургические ножницы, чтобы сделать мелкий, два сантиметра длиной разреза кожи.Поместите желатиновую трубку прямо в слой между фасцией и мышцей и используйте нейлоновый шов, чтобы закрыть рану. Затем стерилизовать разрез раствором повидоне-йода. Индуцировать крысу через внутримышечную инъекцию кетопрофена и цефазолина и поддерживать животное в асептических условиях в течение семи дней.Эта утехая влажная закручивая принципиальная схема можно использовать для того чтобы начать желатин в волокна и пробки. Морфологические наблюдения желатиновой трубки путем сканирования электронной микроскопии показывают не очень гладкую поверхность с диаметром более 200 микрометров и толщиной около 20 микрометров. Окрашивание человеческой жировой культуры стволовых клеток желатиновой трубки для выражения маркера нервных клеток демонстрирует положительное окрашивание маркера вместе с несколькими обнаруженными ядрами, предполагая, что клетки могут проникать и придерживаться желатиновой трубки и дифференцироваться в нейронные клетки-предшественники.Имплантация желатиновой трубки в слой фасции подтверждает ее безопасность и биосовместимость, так как никаких признаков покраснение, отек или другие симптомы воспаления не наблюдаются в местной ткани и трубка окружена хорошо развитой соединительной тканью. При попытке этой процедуры из двух точений, обеспечение погружения плесени в определенное время покрытия в каждом растворе очень важны для создания точной формы трубки. После этой процедуры, наши эксперименты используют животных модель болезни человека может быть выполнена для точного исследования результатов биоматериалов для стратегии регенерации тканей.После своего развития, этот метод проложил путь для исследователей в разработке простых коррелятивных полимеров природы в любой тип материала для решил медицинского применения. При нормальном состоянии использования, раствор поликарлактона дихлорметана считается представлять минимальную экологическую опасность, но не забудьте выполнить какие-либо шаги с этим химическим веществом в соответствующем шкафу биобезопасности.

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.

Выражение, изоляция, и очистка растворимых и нерастворимых Биотинилированные белков для нервной ткани Регенерация

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.

Быстрое и дешевое прототипов медицинских устройств с использованием 3D печатных Пресс-формы для литья под давлением жидкости

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.

Инженерные 3D Cellularized Коллаген Гели для сосудистой регенерации ткани

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.

Адаптация процесса электропрядения чтобы обеспечить три уникальных условиях для Tri-слоистые<em&gt; In Vitro</em&gt; Модель дыхательных путях стены

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.

Качественная характеристика Фракции водного из гидротермальных сжижение водорослей Использование 2D газовой хроматографии с течением времени пролета масс-спектрометрии

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.

Переменное магнитное поле-Отзывчивый Hybrid желатиновых микрогелей для дозирования лекарственных препаратов

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.

Парные шарик и магнит массив для литья Microwells с переменной геометрией вогнутый

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.

Трехмерные ткани спроектированы в соответствие экзоцитоз сетей для пилки развития механизмов и содействия регенерации нервной системы

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.

Узор геометрия человеческих эмбриональных колоний стволовых клеток на совместимых субстратов для управления тканью уровня механики

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.

Протоколы 3D биопечати желатина Methacryloyl Гидрогель на основе биоинков

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