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

Dit onderzoek werd ondersteund door het bio & Medical Technology Development Program van de National Research Foundation (NRF), gefinancierd door de Koreaanse overheid (MSIT) (2017M3A9C6032067) en "ICT consilience Creative Program" (IITP-2019-2011-1-00783) onder toezicht van het IITP (Institute for Information & Communications Technology planning & evaluatie).

Varkens alvleesklier weefsels werden verzameld van een lokaal slachthuis. Dierproeven werden goedgekeurd door het institutioneel Dierenzorg-en gebruiks Comité (IACUC) van het Asan Medical Center, Seoel, Korea.
1. weefsel decellularisatie
<ol><li>Bereid de oplossingen voor decellularisatie. Opmerking: 1x fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS) die in alle oplossings preparaten wordt gebruikt, wordt verdund door gedistilleerd water toe te voegen aan 10x PBS.<ol>
<li>Voor de 1% Triton-X 100 ...

<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>

Dit protocol beschreef de ontwikkeling van pdecm-bioinkten en de fabricage van 3D-alvleesklier weefsel constructies met behulp van 3D-celdruktechnieken. Om de micro-omgeving van het doelweefsel in de 3D-engineered weefsel constructie te recapituleren, is de keuze van bioink van cruciaal belang. In een eerdere studie, we gevalideerd dat weefsel-specifieke dECM bioinks gunstig zijn voor het bevorderen van stamcel differentiatie en proliferatie10. In vergelijking met synthetische polymeren, dECM kan ...

Onlangs is de transplantatie van alvleesklier Islet beschouwd als een veelbelovende behandeling voor patiënten met diabetes type 1. De relatieve veiligheid en minimale invasiviteit van de procedure zijn grote voordelen van deze behandeling1. Echter, het heeft een aantal beperkingen, zoals de lage succespercentage van het isoleren van eilandjes en de bijwerkingen van immunosuppressieve drugs. Bovendien daalt het aantal geënt eilandjes gestaag na transplantatie als gevolg van de vijandige omgeving2. Verschillende biocompatibele materialen zoals alginaat, collageen, poly (melkzuur-co-glycolic zuur) (PLGA) of polyethyleenglycol (PEG) zijn toegepast op het eiland van de alvleesklier transplantatie om deze moeilijkheden te overwinnen.
3D Cell Printing technologie is ontstaan in weefsel Engineering vanwege zijn grote potentieel en hoge prestaties. Onnodig te zeggen, bioinkten staan bekend als belangrijke componenten voor het verstrekken van een geschikte micro-omgeving en het mogelijk maken van de verbetering van cellulaire processen in gedrukte weefsel constructies. Een aanzienlijk aantal afschuifverdunnende hydrogels zoals fibrin, alginaat en collageen worden veel gebruikt als bioinkten. Echter, deze materialen vertonen een gebrek aan structurele, chemische, biologische en mechanische complexiteit in vergelijking met de extracellulaire matrix (ECM) in native weefsel3. Micromilieuaanwijzingen zoals de interacties tussen eilandjes en ECM zijn belangrijke signalen voor het verbeteren van de functie van eilandjes. Decellularized ECM (decm) kan de Weefselspecifieke samenstelling van verschillende ECM-componenten opnieuw maken, waaronder collageen, glycosaminoglycanen (Gags) en glycoproteïnen. Bijvoorbeeld, primaire eilandjes die hun perifere ECMs behouden (bijvoorbeeld, type I, III, IV, V, en VI collageen, laminine, en fibronectin) vertonen lage apoptosis en betere insulinegevoeligheid, wat aangeeft dat weefsel-specifieke cel-matrix interacties belangrijk zijn voor het verbeteren van hun vermogen om te functioneren op dezelfde manier naar oorspronkelijke weefsel4.
In dit document, we verhelderen protocollen voor het bereiden van alvleesklier weefsel afgeleide decellularized extracellulaire matrix (pdecm) bioink om gunstige microenvironmental cues voor het stimuleren van de activiteit en functies van pancreas eilandjes, gevolgd door de processen voor het genereren van 3D alvleesklier weefsel constructies met behulp van een microextrusie gebaseerde bioprinten techniek (Figuur 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

De transplantatie van pancreas eilandjes is een veelbelovende behandeling voor patiënten die lijden aan type 1 diabetes gepaard met Hypoglykemie en secundaire complicaties. Echter, Islet Transplantatie heeft nog steeds een aantal beperkingen, zoals de lage levensvatbaarheid van getransplanteerde eilandjes als gevolg van slechte eilandje engraftment en vijandige omgevingen. Bovendien, de insuline-producerende cellen onderscheiden van menselijke pluripotente stamcellen hebben beperkte mogelijkheid om te scheiden van voldoende hormonen die de bloedsuikerspiegel kan reguleren; Daarom is het sterk nodig om de rijping te verbeteren door cellen met goede micromilieuaanwijzingen te kweken. In dit artikel, we duidelijkheid protocollen voor het bereiden van een door de alvleesklier weefsel afgeleide decellularized extracellulaire matrix (pdecm) bioink om een gunstige micro-omgeving te bieden die de glucose gevoeligheid van alvleesklier eilandjes kan verhogen, gevolgd door het beschrijven van de processen voor het genereren van 3D-alvleesklier weefsel constructies met behulp van een microextrusie gebaseerde bioprinten techniek.

Decellularisatie van alvleesklier weefsels We ontwikkelden het proces voor het bereiden van pdecm bioink om alvleesklier weefsel-specifieke micro-omgevingen te bieden voor het verbeteren van de functionaliteit van eilandjes in een 3D bioprinted weefsel constructie (Figuur 2a). Na het decellularisatie proces, 97,3% van dsDNA werd verwijderd en representatieve ECM componenten zoals collageen en GAGs bleven 1278,1% en 96,9% v...

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 extracellulaire matrix (dECM) kan geschikte micro-omgevings aanwijzingen bieden om de inherente functies van doelweefsels in een Engineered constructie te recapituleren. Dit artikel verheldeert de protocollen voor de decellularisatie van pancreas weefsel, evaluatie van decm bioink van de alvleesklier weefsel, en generatie van 3D-alvleesklier weefsel constructies met behulp van een bioprinten techniek.

Pancreatic weefsel-afgeleide extracellulaire matrix Bioink voor het afdrukken van 3D Cell-beladen alvleesklier weefsel constructies

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 een gunstige micro-omgeving bieden voor alvleeskliereilandjes met behulp van weefselspecifieke componenten en architectuur en heeft optimale neurologische eigenschappen die celsterfte verminderen en hun afdrukbaarheid verhogen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de weefselspecifieke samenstelling kan worden bewaard binnen de pdECM bioink ter bevordering van een constructieve crosstalk tussen 3D-alvleesklierweefsel constructies en ingekapselde eilandjes. De ontwikkeling van eilandjesinkap in pdECM bioink kan worden toegepast op de fabricage van transplanteerbaar alvleesklierweefsel constructies voor de behandeling van diabetes type 1.Dit bioink kan worden gebruikt om de toepassing van transplanteerbare constructies en in vitro weefselmodellen voor diabetes, diabetesgerelateerde complicaties en alvleesklierkanker uit te verbreden. Voor de decellularisatie van een bevroren varkensvleesklier weefsel monster, gebruik een rasp om de bevroren alvleesklier snijden in een millimeter dikke stukken en breng 50 gram van het gesneden weefsel in een 500 milliliter plastic container. Was het weefsel met 300 milliliter gedestilleerd water bij vier graden Celsius op een digitale orbitale shaker met 150 rotaties per minuut gedurende ongeveer 12 uur.Wanneer het troebele water verdwijnt, vervang het water met 400 milliliter van 1%Triton-X 100 in PBS gedurende 84 uur. Aan het einde van de wasmiddelbehandeling, het weefsel met 400 milliliter isopropanol gedurende twee uur uitbroeden om het resterende vet uit de alvleesklier te verwijderen, gevolgd door een 24-uurs wasbeurt in 400 milliliter PBS. Steriliseer aan het einde van de was het gedecelluleerde weefsel met 400 milliliter 0,1% peratisch zuur in 4% ethanol gedurende twee uur voordat het monster zes uur lang met 400 milliliter verse PBS wast om eventueel restmiddel te verwijderen.Gebruik aan het einde van de wasmiddel om de weefselstukken in een conische buis van 50 milliliter over te brengen en het monster gedurende een uur opnieuw in te vriezen bij min 80 graden Celsius. Bedek vervolgens de conische buis met een pluisvrij doekje dat met een elastiekje is bevestigd en verafboom het gedecellulariseerde weefsel vier dagen bij min 50 graden Celsius. Om de bioink voor te bereiden, breng je 200 milligram gevriesdroogde pdECM over in een nieuwe conische buis van 50 milliliter en voeg je 20 milligram pepsine en 8,4 milliliter 0,5 molair azijnzuur toe aan het weefselmonster.Plaats vervolgens een magnetische roerstaaf in de buis voor een 96-uurs roer incubatie bij 300 rotaties per minuut. Gebruik aan het einde van de incubatie een celzeef van 40 micrometer en een positieve verplaatsingspipet om de oplossing in een nieuwe buis op ijs te filteren om onverteerde deeltjes eruit te filteren en een milliliter 10X PBS aan de buis toe te voegen. Gebruik na het vortexen natriumhydroxide om de pH van de oplossing aan te passen aan zeven.Ter voorbereiding van de bioink voor de 3D-cel afdrukken van een pancreas constructie met een patroon structuur, vlek een aliquot van pdECM bioink met 0,4%Trypan Blue en een aliquot met Rose Bengal Solution op een een tot 20 verhouding. Gebruik vervolgens een positieve verplaatsingpipet om elke bioinkoplossing voorzichtig te mengen met een medium zwevende eilandjeoplossing met een drie-op-één verhouding tot een uiteindelijke 1,5% bioinkconcentratie en een celdichtheid van drie keer 10 tot het drie-eilandje equivalent per milliliter. Voor 3D-cel afdrukken van multi-materiaal gebaseerde pancreasweefsel constructies, laad elk bioink eilandje mengsel in individuele gesteriliseerde spuiten uitgerust met 25 meter sproeiers en 3D-print elke bioink onder geoptimaliseerde afdrukomstandigheden bij 18 graden Celsius in de vorm van een rooster met afwisselende lijnen van blauw en rood.Om de bioink te koppelen, plaatst u de bedrukte constructie gedurende 30 minuten in een 37 graden Celsius en 5%koolstofdioxidecelkweek. Dompel vervolgens de bedrukte constructie onder in RPMI 1640 medium aangevuld met 10% foetale runderserum en 100 eenheden per milliliter penicilline en streptomycine. Na het decellularisatieproces wordt 97,3% van het dubbelstrengs DNA verwijderd en blijven de representatieve extracellulaire matrixcomponenten zoals collageen en glycosaminoglycanen op respectievelijk 1278,1% en 96,9% ten opzichte van dat van het inheemse alvleesklierweefsel.In deze representatieve analyse vertoonde het pdECM bioink een afschuifgedrag met een waarde van ongeveer 10 pascal per seconde met de afschuifsnelheid van één per seconde, wat aangeeft dat het bioink de juiste rheologische kenmerken voor extrusie door een mondstuk aantoonde. Verder begon de complexe modulus van het bioink te stijgen toen de temperatuur 15 graden Celsius bereikte en snel steeg toen de temperatuur op 37 graden Celsius werd gehandhaafd, wat de sol-gelovergang van de oplossing aangeeft. De dynamische G prime en G double prime van de pdECM bioink werden onderzocht bij fysiologisch relevante temperaturen om de stabiliteit na het drukproces te garanderen, wat resulteerde in het bereiken van een stabiele modulus onder de frequentieveetoestand.Met behulp van een multihead printsysteem kunnen verschillende soorten 3D-constructies vervolgens worden vervaardigd zoals aangetoond met behulp van de ontwikkelde pdECM die de veelzijdigheid van pdECM demonstreert met het oog op 3D-bioprinting om twee of meer soorten levende weefsels in een weefselachtige opstelling te harmoniseren. Wees voorzichtig bij het mengen van de bioink met de cellen om celdood en bellenvorming te voorkomen als de aanwezigheid van bellen verlaagt de afdrukresolutie en vermindert de levensvatbaarheid van de cel. De functionaliteit van de ingekapselde alvleeskliereilandjes in de 3D-alvleesklierweefselconstructies kan worden beoordeeld aan de hand van immunofluorescentie- of glucosetolerantietest.Deze pdECM bioink en 3D bioprinting techniek kan mogelijk worden gebruikt voor de ontwikkeling van functionele alvleesklierweefsel constructies op het gebied van tissue engineering. Onderzoekers moeten de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen dragen om verwondingen te voorkomen bij het hanteren van de scherpe rasp en reagentia.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Non-contact, Label-free monitoring van cellen en extracellulaire matrix met behulp van Raman spectroscopie

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

Longitudinale Meting van extracellulaire matrix stijfheid in 3D Tumor modellen met-Particle Tracking Microreologie

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

Epitheelcellen Herbevolking en voorbereiding van knaagdieren extracellulaire matrix Stellingen voor nierweefsel Development

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 Construeert met een tissue-specifieke 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 Hydrogels van Pulmonary extracellulaire matrix voor 3D-Cell Culture

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

Isolatie Murine vetweefsel afgeleide microvasculaire fragmenten als Vascularisatie eenheden voor 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 van kraakbeen en huid weefsel analogen met behulp van een roman passief mengen eenheid techniek voor 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

Fabriceren van een nier Cortex extracellulaire Matrix afkomstige 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

Nieuwe proces voor afdrukken in 3D Decellularized Matrices

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

Een menselijke 3D-extracellulaire matrix-Adipocyte cultuur model voor het bestuderen van matrix-cel metabole Overspraak

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