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

Cette recherche a été appuyée par le programme de développement des technologies bio et médicales de la National Research Foundation (NRF) financé par le gouvernement coréen (MSIT) (2017M3A9C6032067) et le « ICT Consilience Creative Program » (IITP-2019-2011-1-00783) supervisé par l'IITP (Institute for Information and Communications Technology Planning and Evaluation).

Des tissus pancréatiques porcins ont été recueillis dans un abattoir local. Les expériences sur les animaux ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux (IACUC) du Centre médical Asan, Séoul, Corée.
1. Décellularisation des tissus
<ol><li>Préparer les solutions pour la décellularisation. REMARQUE : La saline 1x tamponnée de phosphate (PBS) utilisée dans toutes les préparations de solution est diluée en ajoutant de l'eau distillée...

<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>

Ce protocole a décrit le développement des bioinks de pdECM et la fabrication des constructions pancréatiques 3D de tissu en utilisant des techniques d'impression de cellules 3D. Pour récapituler le microenvironnement du tissu cible dans la construction de tissu machiné 3D, le choix du bioink est critique. Dans une étude précédente, nous avons validé que les bioinks dECM spécifiques aux tissus sont bénéfiques pour favoriser la différenciation et la prolifération des cellules souches10</sup...

Récemment, la transplantation pancréatique d'îlot a été considérée un traitement prometteur pour des patients présentant le diabète de type 1. La sécurité relative et l'invasivité minimale de la procédure sont de grands avantages de ce traitement1. Cependant, il a plusieurs limitations telles que le faible taux de réussite des îlots isolants et les effets secondaires des médicaments immunosuppresseurs. En outre, le nombre d'îlots greffés diminue régulièrement après la transplantation en raison de l'environnement hostile2. Divers matériaux biocompatibles tels que l'alginate, le collagène, le poly (acide co-glycolique lactique) (PLGA) ou le polyéthylène glycol (PEG) ont été appliqués à la transplantation pancréatique d'îlot pour surmonter ces difficultés.
La technologie d'impression de cellules 3D est en train d'émerger dans l'ingénierie tissulaire en raison de son grand potentiel et de ses performances élevées. Inutile de dire que les bioinks sont connus comme des composants importants pour fournir un microenvironnement approprié et permettre l'amélioration des processus cellulaires dans les constructions de tissus imprimés. Un nombre substantiel d'hydrogels de cisaillement tels que la fibrine, l'alginate, et le collagène sont employés couramment comme bioinks. Cependant, ces matériaux montrent un manque de complexité structurale, chimique, biologique et mécanique par rapport à la matrice extracellulaire (ECM) dans le tissu indigène3. Les indices microenvironnementaux tels que les interactions entre les îlots et l'ECM sont des signaux importants pour améliorer la fonction des îlots. L'ECM décellularisé (DECM) peut recréer la composition tissulaire spécifique de divers composants d'ECM comprenant le collagène, les glycosaminoglycans (GAGs), et les glycoprotéines. Par exemple, les îlots primaires qui conservent leurs ECM périphériques (p. ex., type I, III, collagène IV, V et VI, lamininin et fibronectin) présentent une faible apoptose et une meilleure sensibilité à l'insuline, ce qui indique que les interactions cellulaires-matricespécifiques spécifiques aux tissus sont importantes pour améliorer leur capacité à fonctionner de la même façon que le tissu original4.
Dans cet article, nous élucidons des protocoles pour la préparation du bioink de matrice extracellulaire décellularisé dérivé du tissu pancréatique (pdECM) pour fournir des indices microenvironnementaux bénéfiques pour stimuler l'activité et les fonctions des îlots pancréatiques, suivis par les processus pour générer des constructions de tissu pancréatique 3D utilisant une technique de bioimpression à base de microextrusion (Figure 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

La transplantation d'îlots pancréatiques est un traitement prometteur pour les patients qui souffrent de diabète de type 1 accompagnés d'hypoglycémie et de complications secondaires. Cependant, la transplantation d'îlots a encore plusieurs limitations telles que la faible viabilité des îlots transplantés en raison de l'engraftment pauvre d'îlot et des environnements hostiles. En outre, les cellules productrices d'insuline différenciées des cellules souches pluripotentes humaines ont une capacité limitée de sécrétiser suffisamment d'hormones qui peuvent réguler le niveau de glucose sanguin; par conséquent, l'amélioration de la maturation en cculturant des cellules avec des indices microenvironnementaux appropriés est fortement nécessaire. Dans cet article, nous élucidons des protocoles pour préparer un bioink de matrice extracellulaire décellularized de tissu pancréatique (pdECM) pour fournir un microenvironnement salutaire qui peut augmenter la sensibilité de glucose des îlots pancréatiques, suivi en décrivant les processus pour produire le tissu pancréatique 3D construit utilisant une technique de bioimpression basée sur la microextrusion.

Décellularisation des tissus pancréatiques Nous avons mis au point le processus de préparation du bioink pdECM afin de fournir des microenvironnements pancréatiques spécifiques aux tissus pour améliorer la fonctionnalité des îlots dans une construction de tissus bioimprimés en 3D (Figure 2A). Après le processus de décellularisation, 97,3 % de l'ADNc a été enlevé et les composants représentatifs de l'ECM tels...

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

La matrice extracellulaire décellularisée (DECM) peut fournir des indices microenvironnementaux appropriés pour récapituler les fonctions inhérentes des tissus cibles dans une construction machinée. Cet article élucide les protocoles pour la décellularisation du tissu pancréatique, l'évaluation du bioink dECM pancréatique de tissu-dérivé, et la génération des constructions pancréatiques 3D de tissu utilisant une technique de bioimpression.

Bioink extracellulaire de matrice de tissu pancréatique-dérivé pour l'impression 3D Cell-Laden Pancréatique Tissue Constructs

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

pdECM bioink peut fournir un microenvironnement bénéfique pour les îlots pancréatiques en utilisant des composants spécifiques aux tissus et l’architecture et a des propriétés neurologiques optimales qui réduisent les décès cellulaires et d’augmenter leur imprimabilité. Le principal avantage de cette technique est que la composition spécifique aux tissus peut être préservée dans le bioink pdECM favorisant une tige croisée constructive entre les constructions de tissus pancréatiques 3D et les îlots encapsulés. Le développement de l’encapsulation des îlots dans le bioink pdECM peut être appliqué à la fabrication de tissus pancréatiques transplantables construit pour le traitement du diabète de type un.Ce bioink peut être utilisé pour élargir l’application de constructions transplantables ainsi que des modèles de tissus in vitro pour le diabète, les complications liées au diabète et le cancer du pancréas. Pour la décellularisation d’un échantillon congelé de tissu pancréatique porcin, utilisez une râpe pour couper le pancréas congelé en morceaux d’un millimètre d’épaisseur et transférer 50 grammes de tissu tranché dans un contenant en plastique de 500 millilitres. Lavez le tissu avec 300 millilitres d’eau distillée à quatre degrés Celsius sur un shaker orbital numérique à 150 rotations par minute pendant environ 12 heures.Lorsque l’eau trouble disparaît, remplacer l’eau par 400 millilitres de 1%Triton-X 100 en PBS pendant 84 heures. À la fin du traitement par détergent, incuber le tissu avec 400 millilitres d’isopropanol pendant deux heures pour enlever le reste de la graisse du pancréas, suivi d’un lavage de 24 heures dans 400 millilitres de PBS. À la fin du lavage, stériliser le tissu décellulaire avec 400 millilitres d’acide périacétique de 0,1 % dans 4 % d’éthanol pendant deux heures avant de laver l’échantillon avec 400 millilitres de PBS frais pendant six heures pour éliminer tout détergent résiduel.À la fin du lavage, utiliser des forceps pour transférer les morceaux de tissu dans un tube conique de 50 millilitres et recongeler l’échantillon à moins 80 degrés Celsius pendant une heure. Couvrez ensuite le tube conique d’un lingette sans peluche fixée à l’aide d’un élastique et lyophilisez le tissu décellulaire à moins 50 degrés Celsius pendant quatre jours. Pour préparer le bioink, transférez 200 milligrammes de pdECM lyophilisé dans un nouveau tube conique de 50 millilitres et ajoutez 20 milligrammes de pepsine et 8,4 millilitres d’acide acétique molaire à l’échantillon de tissu.Ensuite, placez une barre magnétique dans le tube pendant une incubation de 96 heures en remuant à 300 rotations par minute. À la fin de l’incubation, utilisez une passoire à cellules de 40 micromètres et une pipette de déplacement positive pour filtrer la solution dans un nouveau tube sur la glace pour filtrer les particules non digérées et ajouter un millilitre de 10 X PBS au tube. Après le vortex, utiliser de l’hydroxyde de sodium pour ajuster le pH de la solution à sept.Pour préparer le bioink pour l’impression cellulaire 3D d’une construction pancréatique avec une structure à motifs, tacher un aliquot de bioink pdECM avec 0,4%Trypan Blue et un aliquot avec Rose Bengal Solution à un rapport de un à 20. Ensuite, utilisez une pipette de déplacement positive pour mélanger doucement chaque solution de bioink avec une solution d’îlot en suspension moyenne à un rapport de trois pour un à une concentration finale de bioink de 1,5% et une densité cellulaire de trois fois 10 à l’équivalent de trois îlots par millilitre. Pour l’impression cellulaire 3D de tissus pancréatiques multimatériaux, chargez chaque mélange d’îlots bioink dans des seringues stérilisées individuelles équipées de buses de calibre 25 et impression 3D chaque bioink dans des conditions d’impression optimisées à 18 degrés Celsius sous la forme d’un treillis avec des lignes alternées de bleu et de rouge.Pour relier le bioink, placez la construction imprimée dans un incubateur de culture cellulaire de 37 degrés Celsius et de 5 % de dioxyde de carbone pendant 30 minutes. Plongez ensuite la construction imprimée dans le milieu RPMI 1640 complété par 10% sérum bovin fœtal et 100 unités par millilitre de pénicilline et de streptocotomycine. Après le processus de décellularisation, 97,3% de l’ADN double brin est enlevé et les composants représentatifs de matrice extracellulaire tels que le collagène et les glycosaminoglycans restent à 1278,1% et 96,9% comparés à celui du tissu pancréatique indigène respectivement.Dans cette analyse représentative, le bioink pdECM a montré un comportement d’amincissement de cisaillement avec une valeur d’approximativement 10 pascals par seconde au taux de cisaillement d’un par seconde indiquant que le bioink a démontré les caractéristiques rhéologiques appropriées pour l’extrusion par une buse. En outre, le module complexe du bioink a commencé à augmenter lorsque la température a atteint 15 degrés Celsius et a rapidement augmenté lorsque la température a été maintenue à 37 degrés Celsius indiquant la transition sol-gel de la solution. La dynamique G prime et G double prime du bioink pdECM ont été étudiés à des températures physiologiquement pertinentes pour assurer sa stabilité après le processus d’impression résultant en la réalisation d’un module stable dans l’état de balayage de fréquence.À l’aide d’un système d’impression multi-têtes, divers types de constructions 3D pourraient alors être fabriqués comme démontré à l’aide du pdECM développé démontrant la polyvalence de pdECM aux fins de la bioimpression 3D pour harmoniser deux types ou plus de tissus vivants dans un arrangement tissulaire. Soyez doux lorsque vous mélangez le bioink avec les cellules pour éviter la mort cellulaire et la formation de bulles que la présence de bulles abaisse la résolution d’impression et réduit la viabilité cellulaire. La fonctionnalité des îlots pancréatiques encapsulés dans les constructions 3D de tissu pancréatique peut être évaluée par la coloration d’immunofluorescence ou un essai de tolérance de glucose.Cette technique de biogaz et de bioimpression 3D pdECM peut potentiellement être utilisée pour le développement de constructions fonctionnelles de tissus pancréatiques dans le domaine de l’ingénierie tissulaire. Les chercheurs devraient porter l’équipement de protection individuelle approprié pour prévenir les blessures lors de la manipulation de la râpe tranchante et des réhabilités.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Recherche

Bio-ingénierie

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