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 forskningen ble støttet av bio & Medical Technology Development program for National Research Foundation (NRF) finansiert av den koreanske regjeringen (MSIT) (2017M3A9C6032067) og "IKT Consilience Creative program" (IITP-2019-2011-1-00783) tilsyn av IITP (Institutt for informasjons & Communications Technology Planning & evaluering).

Svin bukspyttkjertelen vev ble samlet inn fra et lokalt slakteri. Animal eksperimenter ble godkjent av institusjonelle Animal Care og use Committee (IACUC) av Asan Medical Center, Seoul, Korea.
1. vev decellularization
<ol><li>Klargjør løsningene for decellularization. Merk: 1x fosfat-bufret saltvann (PBS) som brukes i alle løsninger preparater er fortynnet ved å legge destillert vann til 10x PBS.<ol>
<li>For 1% Triton-X 100-oppløsning kan du oppløse 100 mL på 100% Triton-X 100 opp...

<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 protokollen beskrev utviklingen av pdECM bioinks og fabrikasjon av 3D bukspyttkjertelen vev konstruksjoner ved hjelp av 3D-celle utskrift teknikker. For å recapitulate mikromiljøet av mål vevet i 3D utviklet vev konstruere, valg av bioink er kritisk. I en tidligere studie, validerte vi at vev-spesifikke dECM bioinks er gunstig for å fremme Stamcelle differensiering og spredning10. Sammenlignet med syntetiske polymerer, kan dECM tjene som en celle-gunstig miljø på grunn av vev-spesifikk...

Nylig, bukspyttkjertel Holme transplantasjon har vært betraktet som en lovende behandling for pasienter med type 1 diabetes. Den relative sikkerhet og minimale invasiveness av prosedyren er store fordeler ved denne behandlingen1. Men det har flere begrensninger som lav suksess rate av isolere holmer og bivirkninger av immunsuppressiv narkotika. Videre synker antall engrafted holmer jevnt etter transplantasjon på grunn av fiendtlig miljø2. Ulike biokompatible materialer som alginat, kollagen, Poly (melkes-co-glykolsyre acid) (PLGA) eller polyetylen-glykol (PEG) har blitt brukt til bukspyttkjertelen Holme transplantasjon for å overvinne disse vanskelighetene.
3D celle utskrift teknologi fremstår i vev engineering på grunn av sitt store potensial og høy ytelse. Unødvendig å si, bioinks er kjent som viktige komponenter for å gi en passende mikromiljøet og muliggjør forbedring av cellulære prosesser i trykt vev konstruksjoner. Et betydelig antall skjær-tynning hydrogeler som fibrin, alginat, og kollagen er mye brukt som bioinks. Men disse materialene viser en mangel på strukturelle, kjemiske, biologiske og mekaniske kompleksitet i forhold til ekstracellulære matrise (ECM) i native tissue3. Microenvironmental signaler som samspillet mellom holmer og ECM er viktige signaler for å forbedre funksjonen av holmer. Decellularized ECM (dECM) kan gjenskape den vevs spesifikke sammensetningen av ulike ECM-komponenter, inkludert kollagen, glykosaminoglykaner (GAGs) og glykoproteiner. For eksempel, primær holmer som beholder sin perifere ECMs (f. eks, type I, III, IV, V, og VI kollagen, laminin, og fibronektin) viser lav apoptose og bedre insulinfølsomhet, og dermed indikerer at vev-spesifikke celle-matrise interaksjoner er viktig for å forbedre deres evne til å fungere på samme måte som originale vev4.
I denne utredningen belyse vi protokoller for å utarbeide bukspyttkjertel vev-avledet decellularized ekstracellulære matrise (pdECM) bioink for å gi gunstige microenvironmental stikkord for å øke aktiviteten og funksjonene til bukspyttkjertelen holmer, etterfulgt av prosessene for å generere 3D bukspyttkjertel vev konstruksjoner ved hjelp av en microextrusion-basert bioprinting teknikk (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

Transplantasjon av bukspyttkjertelen holmer er en lovende behandling for pasienter som lider av type 1 diabetes ledsaget av hypoglykemi og sekundære komplikasjoner. Imidlertid har Holme transplantasjon fortsatt flere begrensninger som lav levedyktighet av transplanterte holmer på grunn av dårlig Holme engraftment og fiendtlige miljøer. I tillegg har insulin-produserende celler differensiert fra humant Pluripotent stamceller begrenset evne til å skille ut tilstrekkelige hormoner som kan regulere blodsukkeret; Derfor, forbedre modning av dyrking celler med riktig microenvironmental signaler er sterkt nødvendig. I denne artikkelen, vi belyse protokoller for å utarbeide en bukspyttkjertel vev-avledet decellularized ekstracellulære matrise (pdECM) bioink å gi en gunstig mikromiljøet som kan øke glukose følsomhet av bukspyttkjertelen holmer, etterfulgt av beskriver prosessene for å generere 3D bukspyttkjertel vev konstruksjoner ved hjelp av en microextrusion-basert bioprinting teknikk.

Decellularization av bukspyttkjertelen vev Vi utviklet prosessen for å utarbeide pdECM-bioink for å gi bukspyttkjertel spesifikke microenvironments for å forbedre funksjonaliteten til holmer i en 3D-bioprinted vevs konstruksjon (figur 2a). Etter decellularization prosessen, 97,3% av dsDNA ble fjernet og representative ECM komponenter som kollagen og GAGs forble på 1278,1% og 96,9% sammenlignet med det av det opprinneli...

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 ekstracellulære Matrix (dECM) kan gi egnede microenvironmental signaler for å recapitulate de iboende funksjonene til målet vev i en konstruert konstruere. Denne artikkelen kaster protokollene for decellularization av bukspyttkjertelen vev, evaluering av bukspyttkjertelen vev-avledet dECM bioink, og generering av 3D bukspyttkjertelen vev konstruksjoner ved hjelp av en bioprinting teknikk.

Bukspyttkjertelen tissue-avledet ekstracellulære Matrix Bioink for utskrift 3D Cell-Laden bukspyttkjertelen vev konstruksjoner

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 gi et gunstig mikromiljø for bukspyttkjerteløyer ved hjelp av vevsspesifikke komponenter og arkitektur og har optimale nevrologiske egenskaper som reduserer celledødsfall og øker utskrivbarheten. Den største fordelen med denne teknikken er at den vevsspesifikke sammensetningen kan bevares i pdECM bioink som fremmer en konstruktiv krysstale mellom 3D bukspyttkjertelvevkonstruksjoner og innkapslede holmer. Utviklingen av holmeinnkapsling i pdECM bioink kan brukes på fabrikasjon av transplanterbart bukspyttkjertelvevkonstruksjoner for behandling av type en diabetes.Denne bioink kan brukes til å utvide anvendelsen av transplanterbare konstruksjoner samt in vitro vev modeller for diabetes, diabetes-relaterte komplikasjoner og kreft i bukspyttkjertelen. For decellularisering av en frossen svin bukspyttkjertelvevsprøve, bruk et rivjern til å skjære den frosne bukspyttkjertelen i en millimeter tykke stykker og overføre 50 gram av det skivede vevet til en 500 milliliter plastbeholder. Vask vevet med 300 milliliter destillert vann ved fire grader Celsius på en digital orbital shaker ved 150 rotasjoner per minutt i ca. 12 timer.Når det overskyede vannet forsvinner, må du erstatte vannet med 400 milliliter på 1% Triton-X 100 i PBS i 84 timer. På slutten av vaskemiddelbehandlingen inkuberer vevet med 400 milliliter isopropanol i to timer for å fjerne det gjenværende fettet fra bukspyttkjertelen, etterfulgt av en 24-timers vask i 400 milliliter PBS. På slutten av vasken steriliser decellularisert vev med 400 milliliter med 0,1% peracetisk syre i 4% etanol i to timer før du vasker prøven med 400 milliliter frisk PBS i seks timer for å fjerne eventuelle gjenværende vaskemiddel.På slutten av vasken, bruk tang til å overføre vevsbitene til et 50 milliliter konisk rør og fryse prøven på minus 80 grader Celsius i en time. Dekk deretter det koniske røret med en lofri klut festet med et gummibånd og lyofilisere det decellulæriserte vevet ved minus 50 grader Celsius i fire dager. For å forberede bioink, overføre 200 milligram fryse tørket pdECM inn i en ny 50 milliliter konisk rør og legge 20 milligram pepsin og 8,4 milliliter av 0,5 molar eddiksyre til vev prøven.Plasser deretter en magnetisk rørestang i røret for en 96-timers røreinkubasjon ved 300 rotasjoner per minutt. På slutten av inkubasjonen, bruk en 40 mikrometercellesil og en positiv forskyvningpipette for å filtrere løsningen inn i et nytt rør på is for å filtrere ut eventuelle ufordøyde partikler og tilsett en milliliter 10X PBS til røret. Etter vortexing, bruk natriumhydroksid for å justere pH av oppløsningen til syv.For å forberede bioink for 3D-celleutskrift av en bukspyttkjertelkonstruksjon med en mønstret struktur, beis en aliquot av pdECM bioink med 0,4% Trypan Blue og en aliquot med Rose Bengal Solution på en ett til 20-forhold. Bruk deretter en positiv forskyvningspipette til å blande hver bioinkløsning forsiktig med en middels suspendert holmeløsning med tre til ett forhold til en endelig 1,5% bioinkkonsentrasjon og en celletetthet på tre ganger 10 til de tre holmekvivalentene per milliliter. For 3D-celleutskrift av flermateriale-baserte bukspyttkjertelvevkonstruksjoner, last hver bioink holmeblanding i individuelle steriliserte sprøyter utstyrt med 25 gauge dyser og 3D-utskrift hver bioink under optimaliserte utskriftsforhold på 18 grader Celsius i form av et gitter med vekslende linjer med blått og rødt.For å kryss-koble bioink, plasser den trykte konstruksjonen i en 37 grader Celsius og 5% karbondioksidcellekulturinkubator i 30 minutter. Dypp deretter den trykte konstruksjonen i RPMI 1640 medium supplert med 10% fosterbovin serum og 100 enheter per milliliter penicillin og streptomycin. Etter decellulariseringsprosessen fjernes 97,3 % av det dobbeltt strandede DNA-et, og de representative ekstracellulære matrisekomponentene som kollagen og glykosinominoglykanerne forblir på henholdsvis 1278,1 % og 96,9 %sammenlignet med det innfødte bukspyttkjertelvevet.I denne representative analysen viste pdECM bioink en skjærtynningsatferd med en verdi på ca. 10 pascals per sekund med skjærhastighet på ett per sekund som indikerer at bioinken viste de riktige revologiske egenskapene for ekstrudering gjennom en dyse. Videre begynte den komplekse modulen av bioink å øke når temperaturen nådde 15 grader Celsius og raskt økte når temperaturen ble opprettholdt ved 37 grader Celsius som indikerer sol-gel overgangen av løsningen. Den dynamiske G prime og G dobbel prime av pdECM bioink ble undersøkt ved fysiologisk relevante temperaturer for å sikre stabilitet etter utskriftsprosessen resulterer i å oppnå en stabil modulus under frekvens feie tilstand.Ved hjelp av et flerhodes utskriftssystem kan ulike typer 3D-konstruksjoner deretter fremstilles som demonstrert ved hjelp av den utviklede pdECM som demonstrerer allsidigheten til pdECM med det formål å 3D-bioprinting for å harmonisere to eller flere typer levende vev i et vevlignende arrangement. Vær forsiktig når du blander bioink med cellene for å unngå celledød og bobledannelse som tilstedeværelse av bobler senker utskriftsoppløsningen og reduserer celle levedyktigheten. Funksjonaliteten til de innkapslede bukspyttkjertelistene i 3D-bukspyttkjertelvevkonstruksjonene kan vurderes ved immunofluorescencefarging eller en glukosetoleransetest.Denne pdECM bioink og 3D bioprinting teknikk kan potensielt brukes til utvikling av funksjonelle bukspyttkjertelvev konstruksjoner innen vev engineering. Forskere bør bruke riktig personlig verneutstyr for å forhindre skader ved håndtering av det skarpe rivjernet og reagensene.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Ikke-kontakt, Label-fri Overvåking av celler og ekstracellulær matriks med 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

Langsgående Måling av ekstracellulære matrix Stivhet i 3D tumormodeller Bruke Partikkel-sporing 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

Epitelcelle repopulation og klargjøring av gnagere Ekstracellulær Matrix Stillas for Nedsatt Tissue 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 Konstruerer Ved hjelp av en Tissue-spesifikke 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

Fleksibel Hydrogeler fra Lunge ekstracellulær matriks for 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

Isolering av Murine fettvev-avledet mikrovaskulær Fragmenter som vaskularisering Enheter for 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 brusk og huden vev Analogs utnytte en roman passiv miksing enhet teknikk 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

Fabrikere en nyre Cortex ekstracellulær Matrix-avledet 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

Romanen prosessen for 3D utskriften Decellularized matriser

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

A Human 3D ekstracellulære Matrix-Adipocyte kultur modell for å studere Matrix-Cell metabolsk crosstalk

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