Name: pancreatic tissue-derived extracellular matrix bioink for printing 3d cell-laden pancreatic tissue constructs
Uploaded: 2019-12-13T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pancreatic Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioink for Printing 3D Cell-Laden Pancreatic Tissue Constructs at JoVE.com

Denne forskning blev støttet af bio & Medical Technology Development program af National Research Foundation (NRF) finansieret af den koreanske regering (MSIT) (2017M3A9C6032067) og "ICT consilience Creative program" (IITP-2019-2011-1-00783) under tilsyn af IITP (Institut for informations & kommunikationsteknologi, planlægning & evaluering).

Der blev indsamlet svin i pancreas-væv fra et lokalt slagteri. Dyreforsøg blev godkendt af det institutionelle udvalg for dyrepasning og-anvendelse (IACUC) i Asan Medical Center, Seoul, Korea.
1. væv decellularization
<ol><li>Forbered løsningerne til decellularization. Bemærk: 1x fosfat-Buffered Saline (PBS), der anvendes i alle opløsning præparater fortyndes ved at tilføje destilleret vand til 10x PBS.<ol>
<li>For 1% Triton-X 100 opløsning opløses 100 mL 100% Triton-X 100-oplø...

<ol>
	<li>Shapiro, A. J., Pokrywczynska, M., Ricordi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+pancreatic+islet+transplantation.">Clinical pancreatic islet transplantation.</a> Nature Reviews Endocrinology. 13 (5), 268 (2017).</li><li>Venturini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technique,+complications,+and+therapeutic+efficacy+of+percutaneous+transplantation+of+human+pancreatic+islet+cells+in+type+1+diabetes:+the+role+of+US.">Technique, complications, and therapeutic efficacy of percutaneous transplantation of human pancreatic islet cells in type 1 diabetes: the role of US.</a> Radiology. 234 (2), 617-624 (2005).</li><li>Xie, D., 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=Cytoprotection+of+PEG-modified+adult+porcine+pancreatic+islets+for+improved+xenotransplantation.">Cytoprotection of PEG-modified adult porcine pancreatic islets for improved xenotransplantation.</a> Biomaterials. 26 (4), 403-412 (2005).</li><li>Sackett, S. D., 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=Extracellular+matrix+scaffold+and+hydrogel+derived+from+decellularized+and+delipidized+human+pancreas.">Extracellular matrix scaffold and hydrogel derived from decellularized and delipidized human pancreas.</a> Scientific Reports. 8 (1), 10452 (2018).</li><li>Kim, J., 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=3D+cell+printing+of+islet-laden+pancreatic+tissue-derived+extracellular+matrix+bioink+constructs+for+enhancing+pancreatic+functions.">3D cell printing of islet-laden pancreatic tissue-derived extracellular matrix bioink constructs for enhancing pancreatic functions.</a> Journal of Materials Chemistry B. 7 (10), 1773-1781 (2019).</li><li>Yi, H. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+bioprinted+human-glioblastoma-on-a-chip+for+the+identification+of+patient-specific+responses+to+chemoradiotherapy.">A bioprinted human-glioblastoma-on-a-chip for the identification of patient-specific responses to chemoradiotherapy.</a> Nature Biomedical Engineering. 1, (2019).</li><li>Das, S., 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=Decellularized+extracellular+matrix+bioinks+and+the+external+stimuli+to+enhance+cardiac+tissue+development+in+vitro.">Decellularized extracellular matrix bioinks and the external stimuli to enhance cardiac tissue development in vitro.</a> Acta Biomaterialia. , (2019).</li><li>Kim, H., 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=Shear-induced+alignment+of+collagen+fibrils+using+3D+cell+printing+for+corneal+stroma+tissue+engineering.">Shear-induced alignment of collagen fibrils using 3D cell printing for corneal stroma tissue engineering.</a> Biofabrication. 11 (3), 035017 (2019).</li><li>Huang, H. H., Ramachandran, K., Stehno-Bittel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+replacement+for+islet+equivalents+with+improved+reliability+and+validity.">A replacement for islet equivalents with improved reliability and validity.</a> Acta Diabetologica. 50 (5), 687-696 (2013).</li><li>Pati, F., 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=Printing+three-dimensional+tissue+analogues+with+decellularized+extracellular+matrix+bioink.">Printing three-dimensional tissue analogues with decellularized extracellular matrix bioink.</a> Nature Communications. 5, 3935 (2014).</li><li>Hussey, G. S., Dziki, J. L., Badylak, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+matrix-based+materials+for+regenerative+medicine.">Extracellular matrix-based materials for regenerative medicine.</a> Nature Reviews Materials. 1, (2018).</li><li>Kim, B. S., Kim, H., Gao, G., Jang, J., Cho, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decellularized+extracellular+matrix:+a+step+towards+the+next+generation+source+for+bioink+manufacturing.">Decellularized extracellular matrix: a step towards the next generation source for bioink manufacturing.</a> Biofabrication. 9 (3), 034104 (2017).</li><li>Gaetani, R., 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=Evaluation+of+different+decellularization+protocols+on+the+generation+of+pancreas-derived+hydrogels.">Evaluation of different decellularization protocols on the generation of pancreas-derived hydrogels.</a> Tissue Engineering Part C: Methods. 24 (12), 697-708 (2018).</li><li>Gao, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineered+bio-blood-vessels+constructed+using+a+tissue-specific+bioink+and+3D+coaxial+cell+printing+technique:+a+novel+therapy+for+ischemic+disease.">Tissue engineered bio-blood-vessels constructed using a tissue-specific bioink and 3D coaxial cell printing technique: a novel therapy for ischemic disease.</a> Advanced Functional Materials. 27 (33), 1700798 (2017).</li><li>La, W. G., 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=Systemically+replicated+organic+and+inorganic+bony+microenvironment+for+new+bone+formation+generated+by+a+3D+printing+technology.">Systemically replicated organic and inorganic bony microenvironment for new bone formation generated by a 3D printing technology.</a> RSC Advances. 6 (14), 11546-11553 (2016).</li><li>Lee, H., 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=Development+of+liver+decellularized+extracellular+matrix+bioink+for+three-dimensional+cell+printing-based+liver+tissue+engineering.">Development of liver decellularized extracellular matrix bioink for three-dimensional cell printing-based liver tissue engineering.</a> Biomacromolecules. 18 (4), 1229-1237 (2017).</li><li>Choudhury, D., Tun, H. W., Wang, T., Naing, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ-derived+decellularized+extracellular+matrix:+a+game+changer+for+bioink+manufacturing?.">Organ-derived decellularized extracellular matrix: a game changer for bioink manufacturing?.</a> Trends in Biotechnology. 36 (8), 787-805 (2018).</li><li>Kurpios, N. 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=The+direction+of+gut+looping+is+established+by+changes+in+the+extracellular+matrix+and+in+cell:+cell+adhesion.">The direction of gut looping is established by changes in the extracellular matrix and in cell: cell adhesion.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (25), 8499-8506 (2008).</li><li>Sakai, T., Larsen, M., Yamada, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibronectin+requirement+in+branching+morphogenesis.">Fibronectin requirement in branching morphogenesis.</a> Nature. 423 (6942), 876 (2003).</li></ol>

Denne protokol beskrev udviklingen af pdECM bioinks og fabrikation af 3D pancreas væv konstruktioner ved hjælp af 3D celle trykning teknikker. For at rekapitulere mikromiljøet af målvævet i 3D manipuleret væv konstruere, valget af bioink er kritisk. I en tidligere undersøgelse, vi valideret, at vævs-specifikke dECM bioinks er gavnlige for at fremme stamcelle differentiering og spredning10. Sammenlignet med syntetiske polymerer, dECM kan tjene som en celle-gunstige miljø på grund af den v...

For nylig, bugspytkirtel ø transplantation er blevet betragtet som en lovende behandling for patienter med type 1 diabetes. Den relative sikkerhed og minimal invasivitet af proceduren er store fordele ved denne behandling1. Men, det har flere begrænsninger såsom den lave succesrate af isolerende Holme og bivirkninger af immunosuppressive lægemidler. Desuden falder antallet af indpodede Holme støt efter transplantation på grund af det fjendtlige miljø2. Forskellige biokompatible materialer såsom alginat, kollagen, poly (mælke-Co-glycolsyre) (PLGA) eller polyethylenglycol (PEG) er blevet anvendt til pancreas-ø-transplantation for at overvinde disse vanskeligheder.
3D celle trykning teknologi er ved at dukke op i vævsteknik på grund af sit store potentiale og høj ydeevne. Det er overflødigt at sige, bioinks er kendt som vigtige komponenter til at give et egnet mikromiljø og gør det muligt at forbedre cellulære processer i trykte væv konstruktioner. Et betydeligt antal forskydningsfortyndende silicagelrogeler såsom fibrin, alginat og kollagen er almindeligt anvendt som bioinks. Men disse materialer viser en mangel på strukturel, kemisk, biologisk, og mekanisk kompleksitet i forhold til den ekstracellulære matrix (ECM) i native tissue3. Mikromiljømæssige signaler såsom samspillet mellem Holme og ECM er vigtige signaler for at forbedre funktionen af Holme. Decellularized ECM (decm) kan genskabe den vævsspecifikke sammensætning af forskellige ECM komponenter herunder kollagen, glycosaminoglycaner (gags), og glykoproteiner. For eksempel, primære Holme, der bevarer deres perifere ECMs (f. eks. type I, III, IV, V og VI kollagen, Laminin, og fibronectin) udviser lav apoptose og bedre insulinfølsomhed, hvilket indikerer, at vævsspecifikke celle-matrix interaktioner er vigtige for at øge deres evne til at fungere på samme måde som oprindelige væv4.
I dette dokument vi belyse protokoller til fremstilling af pancreas væv-afledte decellularized ekstracellulær matrix (pdecm) bioink at give gavnlige mikromiljømæssige stikord til at øge aktiviteten og funktioner af bugspytkirtlen Holme, efterfulgt af processerne til generering 3D pancreas væv konstruktioner ved hjælp af en microekstrudering-baseret bioprinting teknik (figur 1).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biological Safety Cabinets</td>
			<td>CRYSTE</td>
			<td>PURICUBE 1200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deep Freezer</td>
			<td>Thermo Scientific Forma</td>
			<td>957</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital orbital shaker</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>DH.WSO04010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry oven</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>WON-155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freeze dryer</td>
			<td>LABCONCO</td>
			<td>7670540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fridge</td>
			<td>SANSUNG</td>
			<td>CRFD-1141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grater</td>
			<td>ABM</td>
			<td>1415605793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Microscopes</td>
			<td>Leica</td>
			<td>DMi1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge</td>
			<td>CRYSTE</td>
			<td>PURISPIN 17R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate reader</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Multiskan GO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini centrifuge</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>CF-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-Hotplate Stirrers</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>SMHS-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanodrop</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>ND-LITE-PR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH benchtop meter</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>STARA2110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rheometer</td>
			<td>TA Instrument</td>
			<td>Discovery HR-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Mixer</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>VM-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cirurgical Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operating Scissors</td>
			<td>Hirose</td>
			<td>HC.13-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forcep</td>
			<td>Korea Ace Scientific</td>
			<td>HC.203-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.7 mL microcentrifuge tube</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>MCT-175-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 ml glass vial</td>
			<td>Scilab</td>
			<td>SL.VI1243</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 &#181;m cell strainer</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 L beaker</td>
			<td>Dong Sung Science</td>
			<td>SDS 2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL cornical tube</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL beaker</td>
			<td>Korea Ace Scientific</td>
			<td>KA.23-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL bottle-top vacuum filter</td>
			<td>Corning</td>
			<td>431118</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL plastic container</td>
			<td>LOCK&#38;LOCK</td>
			<td>INL301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96well plate</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>353072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum foil</td>
			<td>DAEKYO</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipe</td>
			<td>Kimtech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic bar</td>
			<td>Korea Ace Scientific</td>
			<td>BA.37110-0003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mortar and pestle</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>SC.MG100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-channel pipettor</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>4982000314</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish</td>
			<td>SPL</td>
			<td>10100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH indicator strips</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1095350001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sieve filter mesh</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Decellularization</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10x pbs</td>
			<td>Hyclone</td>
			<td>SH30258.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4.7% Peracetic acid</td>
			<td>Omegafarm</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% ethanol</td>
			<td>SAMCHUN CHEMICALS</td>
			<td>E0220 SAM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPA</td>
			<td>SAMCHUN CHEMICALS</td>
			<td>samchun I0348</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton-X 100</td>
			<td>Biosesang</td>
			<td>T1020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biochemical assay</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,9-Dimethyl-Methylene Blue zinc chloride double salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>341088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 N NaOH</td>
			<td>Biosesang</td>
			<td>S2018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloramine T</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>857319</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chondroitin sulfate A</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4384</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Citric acid</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>46933</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cysteine-HCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C1276</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial acetic acid</td>
			<td>Merok</td>
			<td>100063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>410225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H1758</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2-EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E5134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>SAMCHUN CHEMICALS</td>
			<td>S2097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Papain</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>p4762</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-DAB</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D2004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perchloric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>311421</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5636</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>SX0607N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium phosphate(monobasic)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>RDD007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioink</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Charicterized FBS</td>
			<td>Hyclone</td>
			<td>SH30084.03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pepsin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rose bengal</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>198250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI-1640 medium</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11875093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan Blue solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8154</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pancreatic tissue-derived extracellular matrix bioink for printing 3d cell-laden pancreatic tissue constructs

Transplantation af bugspytkirtlen Holme er en lovende behandling for patienter, der lider af type 1 diabetes ledsaget af hypoglykæmi og sekundære komplikationer. Men, ø transplantation har stadig flere begrænsninger såsom den lave levedygtighed af transplanterede Holme på grund af dårlig ø engraftment og fjendtlige miljøer. Desuden har de insulin producerende celler, der er differentieret fra humane pluripotente stamceller, begrænset evne til at udskilte tilstrækkelige hormoner, som kan regulere blodsukkerniveauet; Derfor er det stærkt påkrævet at forbedre modning ved dyrkning af celler med passende mikromiljø signaler. I denne artikel, vi belyse protokoller for at forberede en bugspytkirtel væv-afledte decellularized ekstracellulære matrix (pdECM) bioink at give en gavnlig mikromiljø, der kan øge glukose følsomhed af pancreas Holme, efterfulgt af at beskrive processerne til generering 3D pancreas væv konstruktioner ved hjælp af en microextrusion-baserede bioprinting teknik.

Decellularisering af bugspytkirtel væv Vi udviklede processen til at forberede pdECM bioink til at give bugspytkirtel vævsspecifikke mikromiljøer til forbedring af funktionaliteten af Holme i en 3D biopskyllede væv konstruktion (figur 2a). Efter decellularization processen, 97,3% af dsDNA blev fjernet og repræsentative ECM komponenter såsom kollagen og GAGs forblev på 1278,1% og 96,9% sammenlignet med den indfødte ...

Watch this Scientific Journal Video about Pancreatic Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioink for Printing 3D Cell-Laden Pancreatic Tissue Constructs at JoVE.com

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

Decellularized ekstracellulær matrix (dECM) kan give passende mikromiljø signaler til at samle de iboende funktioner af målvæv i en konstrueret konstruktion. Denne artikel belyser protokollerne til decellularization af pancreas væv, evaluering af bugspytkirtlen væv-afledte decm bioink, og generation af 3D pancreas væv konstruktioner ved hjælp af en bioprinting teknik.

Pancreasvæv-afledte ekstracellulære matrix Bioink til udskrivning 3D celle-lastet pancreas væv konstruktioner

The transplantation of pancreatic islets is a promising treatment for patients who suffer from type 1 diabetes accompanied by hypoglycemia and secondary ...

pdECM bioink kan give en gavnlig mikromiljø for pancreas holme ved hjælp af væv-specifikke komponenter og arkitektur og har optimale neurologiske egenskaber, der reducerer celledødsfald og øge deres printbarhed. Den største fordel ved denne teknik er, at vævsspecifikke sammensætning kan bevares inden for pdECM bioink fremme en konstruktiv krydstale mellem 3D pancreas væv konstruktioner og indkapslet holme. Udviklingen af øen indkapsling i pdECM bioink kan anvendes til fremstilling af transplanterbare pancreas væv konstruktioner til behandling af type en diabetes.Denne bioink kan bruges til at udvide anvendelsen af transplanterbare konstruktioner samt in vitro væv modeller for diabetes, diabetes-relaterede komplikationer og kræft i bugspytkirtlen. Til decellularisering af en frossen svinecellevævsprøve skal du bruge et rivejern til at skære den frosne bugspytkirtel i en millimeter tykke stykker og overføre 50 gram af det skivede væv i en 500 milliliter plastbeholder. Vask vævet med 300 milliliter destilleret vand ved fire grader Celsius på en digital orbital shaker ved 150 rotationer i minuttet i ca. 12 timer.Når det overskyede vand forsvinder, skal vandet udskiftes med 400 milliliter 1%Triton-X 100 i PBS i 84 timer. Ved afslutningen af vaskemiddelbehandlingen inkuberes vævet med 400 milliliter isopropanol i to timer for at fjerne det resterende fedt fra bugspytkirtlen efterfulgt af en 24-timers vask i 400 milliliter PBS. Ved vaskens afslutning steriliseres det decellulære væv med 400 milliliter 0,1 % perlærsyre i 4 %, før prøven vaskes med 400 milliliter frisk PBS i seks timer for at fjerne eventuelle rester af vaskemiddel.Ved afslutningen af vasken anvendes der kraftbefængte til at overføre vævsstykkerne til et konisk rør på 50 milliliter, og prøven fryses igen ved minus 80 grader Celsius i en time. Derefter dække det koniske rør med en fnugfri tørre fastgjort med en elastik og lyophilize det decellulære væv på minus 50 grader Celsius i fire dage. For at forberede bioink, overføre 200 milligram frysetørret pdECM i en ny 50 milliliter konisk rør og tilsæt 20 milligram pepsin og 8,4 milliliter 0,5 molar eddikesyre til vævsprøven.Derefter anbringes en magnetisk rørebjælke i røret til en 96-timers omrøringsinkubation ved 300 rotationer i minuttet. Ved inkubationens afslutning anvendes en 40 mikrometercelles si og en positiv forskydningspipette til at filtrere opløsningen i et nyt rør på is for at bortfiltrere eventuelle ufordøjede partikler og tilsættes en milliliter 10X PBS til røret. Efter vortexing anvendes natriumhydroxid til at justere opløsningens pH-pH til syv.For at forberede bioink til 3D-celle udskrivning af en pancreas konstruere med en mønstret struktur, pletten en aliquot af pdECM bioink med 0,4% Trypan Blue og en aliquot med Rose Bengal Solution på en en til 20 forhold. Brug derefter en positiv forskydningspipette til forsigtigt at blande hver bioinkopløsning med en mediumforhænget indtagsopløsning i et forhold på tre til et forhold til en endelig 1,5 % bioinkkoncentration og en celletæthed på tre gange 10 til de tre indtagsækvivalenter pr. milliliter. Til 3D-celletryk af multimaterialebaserede pancreasvævskonstruktioner skal hver bioinkøblanding indlæses i individuelle steriliserede sprøjter udstyret med 25 gauge dyser og 3D-print hver bioink under optimerede udskrivningsforhold ved 18 grader Celsius i form af et gitter med vekslende linjer blå og rød.At kryds-link bioink, placere den trykte konstruktion i en 37 grader Celsius og 5% kuldioxid cellekultur inkubator i 30 minutter. Derefter nedsænkes den trykte konstruktion i RPMI 1640 medium suppleret med 10% føtal kvæg serum og 100 enheder pr milliliter penicillin og streptomycin. Efter decellulariseringsprocessen fjernes 97,3 % af det dobbeltstrengede DNA, og de repræsentative ekstracellulære matrixkomponenter som kollagen og glykosaminoglycaner forbliver på henholdsvis 1278,1 % og 96,9 % i forhold til det oprindelige pancreas væv.I denne repræsentative analyse udviste pdECM bioink en forskydningsfortyndende adfærd med en værdi på ca. 10 pascal pr. sekund ved forskydningshastigheden på en pr. sekund, hvilket indikerer, at bioink'en viste de relevante reologiske egenskaber for ekstrudering gennem en dyse. Yderligere, den komplekse modulus af bioink begyndte at stige, når temperaturen nåede 15 grader Celsius og hurtigt steg, når temperaturen blev opretholdt på 37 grader Celsius angiver sol-gel overgang af opløsningen. Den dynamiske G prime og G dobbelt prime af pdECM bioink blev undersøgt ved fysiologisk relevante temperaturer for at sikre dens stabilitet efter trykningsprocessen resulterer i at opnå en stabil modulus under frekvens sweep tilstand.Ved hjælp af et multihead-printsystem kan forskellige typer 3D-konstruktioner derefter fremstilles som påvist ved hjælp af det udviklede pdECM, der demonstrerer alsidigheden af pdECM med henblik på 3D-bioprint for at harmonisere to eller flere typer levende væv i et vævslignende arrangement. Vær blid, når du blander bioink med cellerne for at undgå celledød og bobledannelse, da tilstedeværelsen af bobler sænker trykopløsningen og reducerer cellernes levedygtighed. Funktionaliteten af de indkapslede pancreas holme i 3D pancreas væv konstruktioner kan vurderes ved immunfluorescens farvning eller en glukose tolerance test.Denne pdECM bioink og 3D bioprint teknik kan potentielt bruges til udvikling af funktionelle pancreas væv konstruktioner inden for vævsteknik. Forskere bør bære passende personlige værnemidler for at forhindre skader ved håndtering af skarpe rivejern og reagenser.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

Ikke-kontakt, Label-fri overvågning af celler og ekstracellulær matrix ved hjælp af Raman spektroskopi

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

Longitudinal Measurement of Extracellular Matrix Rigidity in 3D Tumor Models Using Particle-tracking Microrheology

Longitudinal Måling af ekstracellulær matrix Stivhed i 3D tumormodeller med Partikel-tracking Microrheology

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and ...

Epithelial Cell Repopulation and Preparation of Rodent Extracellular Matrix Scaffolds for Renal Tissue Development

Epithelial cellerepopulationskilde og Udarbejdelse af Gnaver ekstracellulær matrix Stilladser for Renal Tissue Udvikling

This protocol details the generation of acellular, yet biofunctional, renal extracellular matrix (ECM) scaffolds that are useful as small-scale model ...

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting Cellularized Konstruerer Ved hjælp af en Tissue-specifik Hydrogel Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as ...

Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

Tunable Hydrogeler fra Pulmonal ekstracellulære matrix for 3D cellekultur

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung ...

Isolation of Murine Adipose Tissue-derived Microvascular Fragments as Vascularization Units for Tissue Engineering

Isolering af murine fedtvæv-afledte mikrovaskulær Fragmenter som Vaskularisering Enheder til Tissue Engineering

A functional microvascular network is of pivotal importance for the survival and integration of engineered tissue constructs. For this purpose, several ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting af brusk og huden væv analoger udnytter en roman passiv blanding enhed teknik for Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

Fabricating a Kidney Cortex Extracellular Matrix-Derived Hydrogel

Opdigte en nyre Cortex ekstracellulære Matrix-afledte Hydrogel

Extracellular matrix (ECM) provides important biophysical and biochemical cues to maintain tissue homeostasis. Current synthetic hydrogels offer robust ...

Novel Process for 3D Printing Decellularized Matrices

Roman processen for 3D udskrivning Decellularized matricer

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

A Human 3D Extracellular Matrix-Adipocyte Culture Model for Studying Matrix-Cell Metabolic Crosstalk

En menneskelig 3D ekstracellulær matrix-Adipocyte kultur model for at studere matrix-celle metaboliske Crosstalk

The extracellular matrix (ECM) plays a central role in regulating tissue homeostasis, engaging in crosstalk with cells and regulating multiple aspects of ...