Name: protocols of 3d bioprinting of gelatin methacryloyl hydrogel based bioinks
Uploaded: 2019-12-21T13:00:00
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이 작품은 중국의 국가 핵심 연구 개발 프로그램 (2018YFA0703000), 중국 국립 자연 과학 재단 (No.U.U.U1609207, 81827804), 국가 자연 과학의 창조적 인 연구 그룹을위한 과학 기금에 의해 후원되었다 중국재단(제51821093호)

1. 세포 배양
<ol><li>인간 유방암 세포(MDA-MB-231) 라인과 인간 배꼽 정맥 내피 세포(HUVEC) 라인을 배양하는 데 사용되는 10% 태아 소 혈청(FBS) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신으로 보충된 덜베코의 변형된 이글 배지(DMEM)를 준비합니다.</li>
	<li>골수 중간엽 줄기 세포 (BMSC) 라인을 배양하는 데 사용되는 10 % FBS 및 1 % 페니실린 / 스트렙 토 마이신으로 보충 된 L-글루타민 (DMEM / F-12)로 DMEM을 준비하십시오.</l...

<ol>
	<li>Ahmed, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel:+Preparation,+characterization,+and+applications:+A+review.">Hydrogel: Preparation, characterization, and applications: A review.</a> Journal of Advanced Research. 6 (2), 105-121 (2015).</li><li>Ashton, R. S., Banerjee, A., Punyani, S., Schaffer, D. V., Kane, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffolds+based+on+degradable+alginate+hydrogels+and+poly(lactide-co-glycolide)+microspheres+for+stem+cell+culture.">Scaffolds based on degradable alginate hydrogels and poly(lactide-co-glycolide) microspheres for stem cell culture.</a> Biomaterials. 28 (36), 5518-5525 (2007).</li><li>Billiet, T., Vandenhaute, M., Schelfhout, J., Van Vlierberghe, S., Dubruel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+trends+and+limitations+in+hydrogel-rapid+prototyping+for+tissue+engineering.">A review of trends and limitations in hydrogel-rapid prototyping for tissue engineering.</a> Biomaterials. 33 (26), 6020-6041 (2012).</li><li>Saroia, 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=A+review+on+biocompatibility+nature+of+hydrogels+with+3D+printing+techniques,+tissue+engineering+application+and+its+future+prospective.">A review on biocompatibility nature of hydrogels with 3D printing techniques, tissue engineering application and its future prospective.</a> Bio-Design and Manufacturing. 1 (4), 265-279 (2018).</li><li>Van Den Bulcke, A. I., 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=Structural+and+Rheological+Properties+of+Methacrylamide+Modified+Gelatin+Hydrogels.">Structural and Rheological Properties of Methacrylamide Modified Gelatin Hydrogels.</a> Biomacromolecules. 1 (1), 31-38 (2000).</li><li>Sun, 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=Synthesis+and+Properties+of+Gelatin+Methacryloyl+(GelMA)+Hydrogels+and+Their+Recent+Applications+in+Load-Bearing+Tissue.">Synthesis and Properties of Gelatin Methacryloyl (GelMA) Hydrogels and Their Recent Applications in Load-Bearing Tissue.</a> Polymers. 10 (11), 1290 (2018).</li><li>Gao, Q., 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+printing+of+complex+GelMA-based+scaffolds+with+nanoclay.">3D printing of complex GelMA-based scaffolds with nanoclay.</a> Biofabrication. 11 (3), 035006 (2019).</li><li>Hassanzadeh, P., 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=Ultrastrong+and+flexible+hybrid+hydrogels+based+on+solution+self-assembly+of+chitin+nanofibers+in+gelatin+methacryloyl+(GelMA).">Ultrastrong and flexible hybrid hydrogels based on solution self-assembly of chitin nanofibers in gelatin methacryloyl (GelMA).</a> Journal of Materials Chemistry B. 4 (15), 2539-2543 (2016).</li><li>McBeth, C., 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+bioprinting+of+GelMA+scaffolds+triggers+mineral+deposition+by+primary+human+osteoblasts.">3D bioprinting of GelMA scaffolds triggers mineral deposition by primary human osteoblasts.</a> Biofabrication. 9 (1), 015009 (2017).</li><li>Nie, 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=Vessel-on-a-chip+with+Hydrogel-based+Microfluidics.">Vessel-on-a-chip with Hydrogel-based Microfluidics.</a> Small. 14 (45), 1802368 (2018).</li><li>Shao, L., 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=Bioprinting+of+Cell-Laden+Microfiber:+Can+It+Become+a+Standard+Product.">Bioprinting of Cell-Laden Microfiber: Can It Become a Standard Product.</a> Advanced Healthcare Materials. 8 (9), 1900014 (2019).</li><li>Shao, L., 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=Fiber-Based+Mini+Tissue+with+Morphology-Controllable+GelMA+Microfibers.">Fiber-Based Mini Tissue with Morphology-Controllable GelMA Microfibers.</a> Small. 14 (44), 1802187 (2018).</li><li>Xie, 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=Electro-Assisted+Bioprinting+of+Low-Concentration+GelMA+Microdroplets.">Electro-Assisted Bioprinting of Low-Concentration GelMA Microdroplets.</a> Small. 15 (4), 1804216 (2019).</li><li>Yue, K., 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=Synthesis,+properties,+and+biomedical+applications+of+gelatin+methacryloyl+(GelMA)+hydrogels.">Synthesis, properties, and biomedical applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels.</a> Biomaterials. 73, 254-271 (2015).</li><li>Schuurman, W., 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=Gelatin-Methacrylamide+Hydrogels+as+Potential+Biomaterials+for+Fabrication+of+Tissue-Engineered+Cartilage+Constructs.">Gelatin-Methacrylamide Hydrogels as Potential Biomaterials for Fabrication of Tissue-Engineered Cartilage Constructs.</a> Macromolecular Bioscience. 13 (5), 551-561 (2013).</li><li>Barbot, A., Decanini, D., Hwang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+Microfluidic+Multimodal+Swimmer+toward+3D+Navigation.">On-chip Microfluidic Multimodal Swimmer toward 3D Navigation.</a> Scientific Reports. 6, 19041 (2016).</li><li>Esmaeilsabzali, 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=An+integrated+microfluidic+chip+for+immunomagnetic+detection+and+isolation+of+rare+prostate+cancer+cells+from+blood.">An integrated microfluidic chip for immunomagnetic detection and isolation of rare prostate cancer cells from blood.</a> Biomedical Microdevices. 18 (1), 22 (2016).</li><li>Lee, J. M., Zhang, M., Yeong, W. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+evaluation+of+3D+printed+microfluidic+chip+for+cell+processing.">Characterization and evaluation of 3D printed microfluidic chip for cell processing.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 20 (1), 5 (2016).</li><li>Picot, 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=A+biomimetic+microfluidic+chip+to+study+the+circulation+and+mechanical+retention+of+red+blood+cells+in+the+spleen.">A biomimetic microfluidic chip to study the circulation and mechanical retention of red blood cells in the spleen.</a> American Journal of Hematology. 90 (4), 339-345 (2015).</li><li>Ren, K., Zhou, J., Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+for+Microfluidic+Chip+Fabrication.">Materials for Microfluidic Chip Fabrication.</a> Accounts of Chemical Research. 46 (11), 2396-2406 (2013).</li><li>Chen, 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=Covalently+antibacterial+alginate-chitosan+hydrogel+dressing+integrated+gelatin+microspheres+containing+tetracycline+hydrochloride+for+wound+healing.">Covalently antibacterial alginate-chitosan hydrogel dressing integrated gelatin microspheres containing tetracycline hydrochloride for wound healing.</a> Materials Science and Engineering: C. 70, 287-295 (2017).</li><li>Fan, 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=Covalent+and+injectable+chitosan-chondroitin+sulfate+hydrogels+embedded+with+chitosan+microspheres+for+drug+delivery+and+tissue+engineering.">Covalent and injectable chitosan-chondroitin sulfate hydrogels embedded with chitosan microspheres for drug delivery and tissue engineering.</a> Materials Science and Engineering: C. 71, 67-74 (2017).</li><li>Feng, 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=Preparation+of+black-pearl+reduced+graphene+oxide-sodium+alginate+hydrogel+microspheres+for+adsorbing+organic+pollutants.">Preparation of black-pearl reduced graphene oxide-sodium alginate hydrogel microspheres for adsorbing organic pollutants.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 508, 387-395 (2017).</li><li>Park, K. S., Kim, C., Nam, J. O., Kang, S. M., Lee, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+thermosensitive+gelatin+hydrogel+microspheres+in+a+microfluidic+system.">Synthesis and characterization of thermosensitive gelatin hydrogel microspheres in a microfluidic system.</a> Macromolecular Research. 24 (6), 529-536 (2016).</li><li>Zheng, Y., 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=Injectable+Hydrogel-Microsphere+Construct+with+Sequential+Degradation+for+Locally+Synergistic+Chemotherapy.">Injectable Hydrogel-Microsphere Construct with Sequential Degradation for Locally Synergistic Chemotherapy.</a> ACS Applied Materials, Interfaces. 9 (4), 3487-3496 (2017).</li><li>Fern&#225;ndez de la Mora, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Fluid+Dynamics+of+Taylor+Cones.">The Fluid Dynamics of Taylor Cones.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 39 (1), 217-243 (2006).</li><li>Hsiao, A. Y., 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=Smooth+muscle-like+tissue+constructs+with+circumferentially+oriented+cells+formed+by+the+cell+fiber+technology.">Smooth muscle-like tissue constructs with circumferentially oriented cells formed by the cell fiber technology.</a> PLoS ONE. 10, 0119010 (2015).</li><li>Meng, Z. 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=Microfluidic+generation+of+hollow+Ca-alginate+microfibers.">Microfluidic generation of hollow Ca-alginate microfibers.</a> Lab on a Chip. 16 (14), 2673-2681 (2016).</li><li>Peng, L., Liu, Y., Gong, J., Zhang, K., Ma, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+fabrication+of+multi-stimuli+responsive+graphene+oxide+composite+hydrogel+fibres+by+microfluidics.">Continuous fabrication of multi-stimuli responsive graphene oxide composite hydrogel fibres by microfluidics.</a> RSC Advances. 7 (31), 19243-19249 (2017).</li><li>Sugimoto, 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=Micropassage-embedding+composite+hydrogel+fibers+enable+quantitative+evaluation+of+cancer+cell+invasion+under+3D+coculture+conditions.">Micropassage-embedding composite hydrogel fibers enable quantitative evaluation of cancer cell invasion under 3D coculture conditions.</a> Lab on a Chip. 18 (9), 1378-1387 (2018).</li><li>Yamada, M., Sugaya, S., Naganuma, Y., Seki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+chemically+and+physically+anisotropic+hydrogel+microfibers+for+guided+cell+growth+and+networking.">Microfluidic synthesis of chemically and physically anisotropic hydrogel microfibers for guided cell growth and networking.</a> Soft Matter. 8 (11), 3122-3130 (2012).</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></ol>

이 문서에서는 GelMA 3D 구조, 즉 GelMA 마이크로스피어, GelMA 섬유, GelMA 복합 구조 및 GelMA 기반 미세 유체 칩을 제조하기 위한 몇 가지 전략을 설명합니다. GelMA는 유망한 생체 적합성 및 형성 능력을 가지고 있으며 생체 제조 분야에서 널리 사용됩니다. 마이크로스피어 구조는 조절약물 방출, 조직 배양 및 추가 치료를 위한 유기체내의 주입에 적합하다21,22,...

하이드로겔은 생체 제조분야에서적합한 재료로 생각된다1,2,3,4. 그 중에서도 젤라틴 메타크릴로일(GelMA)은 2000년 반 덴 불케 외5에의해 처음 제안된 가장 다재다능한 생체 재료 중 하나가 되었다. GelMA는 메타크릴 무수 (MA)와 젤라틴의 직접적인 반응에 의해 합성됩니다. 포유류 콜라겐에 의해 가수분해되는 젤라틴은 매트릭스 메탈로프로테이나제(MMP)의 표적 모티브로 구성됩니다. 따라서 GelMA에 의해 확립된 시험관 내 3차원(3D) 조직 모델은 생체 내에서 세포와 세포외 매트릭스(ECM) 사이의 상호작용을 이상적으로 모방할 수 있다. 게다가, 아르기닌-글리신-아스파르트산 (RGD) 서열은, 알긴염과 같은 몇몇 그밖 하이드로겔에서 결석하는, GelMA의 분자 사슬에 남아 있습니다. 이것은 하이드로겔 네트워크 내부의 캡슐화된 세포의 부착을 실현할 수 있게한다 6. 또한, GelMA의 형성 능력은 유망하다. GelMA 분자 사슬에 있는 메타크릴아미드 단은 온화한 반응 조건의 광이니시에이터와 반응하고 광 조사에 노출시 공유 결합을 형성합니다. 따라서 인쇄된 구조는 신속하게 상호 연결되어 설계된 형상을 간단한 방식으로 유지할 수 있습니다.
이러한 특성에 기초하여 일련의 분야는 GelMA를 활용하여 조직 공학, 기본 세포학 분석, 약물 스크리닝 및 바이오센싱과 같은 다양한 응용 분야를 수행합니다. 따라서, 다양한 제조 전략은 또한7,8,9,10,11,12,13,14를입증했다. 그러나 GelMA를 기반으로 한 3D 바이오프린팅을 수행하는 것은 여전히 어려운 일이며, 이는 근본적인 특성 때문입니다. GelMA는 온도에 민감한 물질입니다. 인쇄 과정에서, 생체 잉크의 물리적 상태를 유지하기 위해 인쇄 분위기의 온도를 엄격하게 제어해야합니다. 게다가, GelMA의 점도는 일반적으로 다른 일반적인 하이드로겔 (즉, 알긴산, 키토산, 히알루론산 등)보다 낮다. 그러나 이 재료15로3D 아키텍처를 구축할 때 다른 장애물에 직면합니다.
이 문서는 우리 실험실에서 제안한 GelMA의 3D 바이오프린팅에 대한 몇 가지 접근법을 요약하고 인쇄된 샘플(즉, GelMA 마이크로스피어, GelMA 섬유, GelMA 복합 구조 및 GelMA 기반 미세 유체 칩의 합성)을 설명합니다. 각 메서드에는 특수 함수가 있으며 요구 사항이 다른 다양한 상황에서 채택할 수 있습니다. GelMA 마이크로스피어는 전기 보조 모듈에 의해 생성되며, 이는 액적 크기를 축소하기 위해 여분의 외부 전력을 형성합니다. GelMA 섬유의 관점에서, 그들은 점성 나트륨 알긴산의 도움으로 동축 바이오 프린팅 노즐에 의해 압출된다. 또한, 복잡한 3D 구조의 설립은 디지털 광 처리 (DLP) 바이오 프린터로 달성된다. 마지막으로 GelMA 하이드로겔과 기존 미세 유체 칩을 결합하여 GelMA 기반 미세 유체 칩을 구축하기 위한 두 번의 가교 전략이 제안되었습니다. 이 프로토콜은 우리의 실험실에서 사용되는 GelMA 바이오 프린팅 전략의 중요한 요약이며 상대 적인 분야에서 다른 연구자에 영감을 줄 수 있다고 믿어진다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.22 &#956;m filter membrane</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-(4-amidinophenyl)-6-indolecarbamidine dihydrochloride (DAPI)</td>
			<td>Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D bioprinter</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>405nm wavelength light</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>co-axial nozzle</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>confocal fluorescence microscope</td>
			<td>OLYMPUS FV3000</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>digital light processing (DLP) bioprinter</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DLP printer</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate Buffered Saline (DPBS)</td>
			<td>Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td>
			<td>Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium with L-glutamine (DMEM/F-12)</td>
			<td>Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EFL Software</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td>Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gelatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gelatin methacryloyl (GelMA)</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>high voltage power</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lithium phenyl-2, 4, 6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP)</td>
			<td>SuZhou Intelligent Manufacturing Research Institute, SuZhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>paraformaldehyde</td>
			<td>Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>penicillin/streptomycin</td>
			<td>Tangpu Biological Technology Co., Ltd., Hangzhou, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium alginate (Na-Alg)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRITC phalloidin</td>
			<td>Yeasen Biological Technology Co., Ltd., Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Solarbio Co., Ltd., Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocols of 3d bioprinting of gelatin methacryloyl hydrogel based bioinks

젤라틴 메타크릴로일(GelMA)은 바이오프린팅 분야에서 인기 있는 생체 재료가 되었습니다. 이 물질의 파생은 포유류 콜라겐에서 가수 분해되는 젤라틴입니다. 따라서 아르기닌-글리신-아스파르트산(RGD) 서열과 매트릭스 메탈로프로테이나제(MMP)의 표적 모티프는 분자 사슬에 남아 있어 세포 부착 및 분해를 달성하는 데 도움이 됩니다. 또한 GelMA의 형성 특성은 다재다능합니다. 메타크릴아미드 그룹은 광이니시에이터가 있는 경우 광조사 하에 물질이 빠르게 상호 연결될 수 있게 한다. 따라서 이 유망한 재료로 3차원(3D) 구조를 합성하는 데 적합한 방법을 확립하는 것이 좋습니다. 그러나 점도가 낮기 때문에 GelMA의 인쇄성이 제한됩니다. 여기에 제시된 겔마 하이드로겔의 3D 바이오프린팅, 즉 GelMA 마이크로스피어, GelMA 섬유, GelMA 복합 구조 및 GelMA 기반 미세 유체 칩의 제조를 수행하는 방법이 다 수 있습니다. 재료의 결과 구조 및 생체 적합성뿐만 아니라 인쇄 방법에 대해 논의합니다. 이 프로토콜은 이전에 적용된 생체 재료와 GelMA 사이의 다리 역할을 할 뿐만 아니라 생물 의학 응용 을 위한 GelMA 기반 3D 아키텍처의 설립에 기여할 수 있다고 믿습니다.

GelMA 마이크로스피어를 제조하는 동안, 겔마 방울은 외부 전기장 힘에 의해 분리되었다. 물방울이 수신 실리콘 오일에 떨어졌을 때, 그들은 꼬리없이 표준 스페로이드 모양으로 남아 있었다. 이는 GelMA 방울이 수성 상에 있었고 실리콘 오일이 오일 상에 있었기 때문입니다. 두 단계 사이에 형성된 표면 장력은 GelMA 방울이 표준 스페로이드 형상을 유지하도록 일으켰다. 셀-라덴 마이크로스피어의 관...

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Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

여기에 제시된 젤라틴 메타크릴로일의 3D 바이오프린팅을 위한 방법이다.

젤라틴 메타크릴 하이드로겔 기반 바이오잉크의 3D 바이오프린팅 프로토콜

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

GelMA 하이드로겔 기반 바이오닉스는 3D 바이오프린팅에서 매우 인기를 끌고 있습니다. 그러나 점도가 낮기 때문에 인쇄성이 제한됩니다. 여기에서 우리는 다른 연구진과 우리의 실험실에서 GelMA를 인쇄하기위한 전략을 공유하고 있습니다.이 비디오에서 우리는 이 생물재료의 특수특성을 충분히 활용하고, 생물의학 응용 분야에 기여할 수 있는 다양한 3D 구조에 대한 여러 인쇄 방법을 제안합니다. 예를 들어 기관 손상을 갖는 것은 인쇄된 GelMA 구조를 포함하거나 추적하여 해당 치료에 사용될 가능성이 있다. 단시간에 동결 건조된 GelMA를 완전히 녹이는 것은 쉽지 않을 것입니다.용해 과정을 가속화하기 위해 소용돌이 믹서를 사용할 수 있습니다. 모든 생물 재료는 GelMA의 친밀한 특별한 특성을 사용합니다. 나는 새로운 chemer제대로 인쇄 할 때 중요한 컨디셔닝 무엇의 방황을해야한다고 제안했다.작업 세부 정보는 인쇄 절차의 성공을 결정합니다. 이것이 우리가 다른 연구들과 공유할 시각적 데모를 선택하는 이유입니다. 마이크로스피어를 제작하는 것은 두 개의 금속 링 전극을 접지 및 양극과 연결하여 시작합니다.금속 판은 고리 전극 아래에 고전압으로 연결된 금속 판과 금속 판에 실리콘 오일을 적물 수신기로 배치합니다. 동결 건조 된 GelMA 및 LAP 및 DPBS를 0.22 마이크로미터 필터를 통해 오염을 용해시켜 바이오 잉크를 준비한 다음 15 분 동안 섭씨 37도 의 수조에서 가열하십시오. 3밀리리터의 3밀리리터를 가진 분리 MDA-MB-231 세포는 섭씨 37도에서 3분 동안 0.25% 트립신및 0.02% EDTA 용액을 갖는다.세포를 15 밀리리터 튜브로 옮기고 원심분리기를 5분 동안 100배 G로 옮긴다. 상체를 제거하고 천천히 기포를 피하기 위해 위아래로 파이프하여 준비 된 바이오 잉크의 1 밀리리터와 세포를 혼합합니다. 바이오 잉크및 세포 혼합물을 3밀리리터 멸균 주사기로 흡인합니다.압축 공기의 힘으로 바이오 잉크를 공급하고 주사기를 기구에 넣습니다. 고전압 전원을 켜고 전압을 0~4킬로볼트로 설정합니다. 동시에 405 나노미터 파장 광을 켜서 GelMA 방울을 실리콘 오일 5밀리리터에 교차 연결합니다.페트리 접시를 데치어 실리콘 오일의 대부분을 제거하고 15 밀리리터 원심 분리 튜브로 나머지 오일과 마이크로 스피어를 전송하는 숟가락을 사용합니다. DPBS의 5 밀리리터를 추가하고 혼합물 원심 분리기를 100 배 G에서 흔들어 서퍼를 제거합니다. 마이크로스피어를 DMEM이 있는 페트리 접시에 옮기고 3일 동안 섭씨 37도, 이산화탄소 5%로 배양합니다.3 일 후에 매체를 버리고 DPBS로 마이크로 스피어를 씻는다. 실온에서 30분 동안 PFA 4%의 2밀리리터로 수정한 다음 PFA를 폐기하고 세척을 반복합니다. 실온에서 5분 동안 0.5%의 2밀리리터의 비이온 계면활성제로 세포를 퍼미알로 하여계 활성제를 버리고 DPBS로 마이크로스피어를 세척한다.다음 에 대한 TRITC-phalloidin으로 세포를 얼룩 30 분 다음 DAPI는 염료를 버리고 각 염색 후 DPBS로 구를 세척 어두운에서 10 분 동안. 공초점 형광 현미경으로 현미경을 이미지합니다. 멸균 된 나트륨 알자네이트 분말을 2 % 중량 대 부피 비율로 분해 된 물에 녹입니다.앞서 설명한 대로 멸균 바이오 잉크 용액을 준비한 다음 바이오 잉크와 알기네이트 나트륨을 섭씨 37도의 수조에서 15분간 가열합니다. MDA-MB 231 세포에 대한 이전에 설명된 절차에 따라 트립시화 및 원심분리기 bMSCs는 다음 슈퍼 나탄 유체를 제거하고 GelMA 바이오 잉크의 2 밀리리터로 세포 펠릿을 재중단합니다. 바이오 잉크 세포 혼합물의 밀리리터 2개를 10밀리리터 주사기와 알기네이트 나트륨 혼합물 의 2밀리리터를 다른 주사기로 흡입합니다.분당 50 마이크로미터의 바이오 잉크 2개와 분당 350 마이크로미터의 알기네이트 나트륨으로 솔루션을 공급합니다. 405 나노미터 파장 광을 켜서 투명한 튜브를 조사하고 GelMA 섬유를 교차 연결합니다. 페트리 접시를 사용하여 섬유를 받고 숟가락으로 채집하십시오.섬유를 DMEM/F12로 접시에 옮기고 섭씨 37도, 이산화탄소 5%로 3일간 배양합니다. 세포를 배양한 후 공초점 형광 현미경하에서 섬유를 관찰하기 위한 이전에 설명된 방향을 따릅니다. 동결 건조 된 GelMA 및 LAP 및 DPBS를 용액에 마젠타 식용 안료를 추가하여 인쇄 정확도를 향상시킵니다.0.22 마이크로미터 필터를 통해 용액을 걸이면 멸균을 위해 37도의 수조에서 15분 동안 가열합니다. CAD 소프트웨어로 3D 모델을 빌드하고 모델 문서를 적용된 DLP 바이오 프린터의 상위 소프트웨어로 가져옵니다. 준비된 바이오 잉크 10밀리리터를 바이오 프린터의 쓰루에 넣습니다.원고 방향에 따라 인쇄 매개 변수를 설정한 다음 인쇄를 시작합니다. 완전하면 바이오 프린터에서 인쇄 된 구조를 제거하고 페트리 접시에 DPBS에 담가. 이전에 설명된 바와 같이 MDA-MB 231 세포를 분리 및 펠릿.DMEM의 두 밀리리터로 다시 중단하고 인쇄된 구조에 서스펜션을 추가합니다. 3일 동안 37도의 이산화탄소와 5%의 이산화탄소를 배양한 다음, 이전에 설명한 바와 같이 공초점 형광 현미경으로 관찰을 위한 구조를 준비한다. 볼륨 GelMA에 10% 무게와 볼륨 LAP 솔루션에 0.5%의 무게를 준비한 다음 0.22 마이크로미터 필터를 통해 필터링합니다.젤라틴 파우더를 UV 광 아래에서 30분 간 살균하고 5% 중량대 부피 비율로 GelMA LAP 솔루션에 추가합니다. 혼합물을 섭씨 37도의 수조에서 15분간 가열합니다. 준비된 바이오 잉크로 금형을 채우고 섭씨 4도냉장고에 30분간 보관하십시오.블레이드를 사용하여 금형에서 부분적으로 상호 연결된 하이드로겔 시트를 제거합니다. 2D 성형 하이드로겔 시트를 결합하고 1 분 동안 405 나노 미터에서 조사하여 GelMA와 결합하십시오. Detach 및 펠릿 HUVECs는 세포를 DMEM의 2밀리리터와 혼합하고 노즐및 주사기로 마이크로 채널에 서스펜션을 주입합니다.다음 3시간 동안 칩을 15분마다 거꾸로 뒤집어 균일하고 완벽한 셀 좌석을 완성합니다. DMEM에서 3일 동안 페트리 접시에 칩을 37°C, 이산화탄소 5%로 배양한 다음 형태학적 관찰을 준비합니다. GelMA 물방울이 수신 실리콘 오일에 떨어졌을 때 그들은 꼬리없이 표준 스페로이드 모양을 유지했습니다.고전압 전기장력을 경험하는 캡슐화된 세포는 전기 보조 제조 방법의 생체 적합성을 검증하는 확산 능력을 유지하였다. DLP 바이오 프린터는 코 귀와 다중 챔버와 같은 더 복잡한 모양의 GelMA 구조를 제작하도록 선택되었습니다. Seeded HUVECs는 GelMA 물질에 부착되고 이 응용 프로그램이 조직 공학에 대한 잠재력을 보유하고 있음을 보여주는 교차 연결된 GelMA 구조의 표면에 확산됩니다.GelMA 기반 의 미세 유체 칩을 제작하는 데 두 번 의 상호 연결 전략이 사용되었습니다. 다양한 마이크로 채널을 갖춘 칩은 주문형 다양한 금형을 설계하여 제작되었으며 HUVEC는 채널에 시드되고 거시적 용기 모양을 형성하는 채널 벽에 부착되었습니다. 마이크로스피어를 제작할 때 고전압 소스가 적용됩니다.연구원은 전에 회로를 검사해야하고 운전자를 보호하거나 단락에 의해 손상에서 세포를 만드는 노출 된 밀리바를 만지지 않습니다. 초음파 물 베이스는 가치있는 속도를 가속화하는 또 다른 선택이 될 수 있습니다. 확실히이 기여는 우리의 실험실에서 GelMA의 3D 바이오 프린팅 방법을 요약.연구원은 비디오를 참조하고 추가 생물 의학 요구 사항을 제공하기 위해 인쇄 전략을 개선하거나 확장 할 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting Cellularized는 조직 고유의 하이드로 겔 Bioink를 사용하여 구축

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

연구

생체공학

Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting

3D Bioprinting을 이용한 Spheroids의 기계적 통합을 보여주는 심장 조직의 생성

This protocol describes 3D bioprinting of cardiac tissue without the use of biomaterials, using only cells. Cardiomyocytes, endothelial cells and ...

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

연골과 피부 조직 아날로그 소설 수동 Bioink Precellularization에 대 한 단위 기술 혼합을 이용 하 여 Bioprinting

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

Bioprintable Alginate/Gelatin Hydrogel 3D In Vitro Model Systems Induce Cell Spheroid Formation

Bioprintable Alginate/Gelatin Hydrogel 3D In Vitro Model Systems Induce Cell Spheroid Formation

셀 회전 타원 체 형성을 유발 하는 모델 시스템에 3D 생체 외에서 Bioprintable Alginate/젤라틴 하이드로 겔

The cellular, biochemical, and biophysical heterogeneity of the native tumor microenvironment is not recapitulated by growing immortalized cancer cell ...

3D Bioprinting of Murine Cortical Astrocytes for Engineering Neural-Like Tissue

신경과 같은 조직을 위한 Murine 피질 성상 세포의 3D 생물 인쇄

Astrocytes are glial cells with an essential role in the central nervous system (CNS), including neuronal support and functionality. These cells also ...

Preparation and Characterization of Graphene-Based 3D Biohybrid Hydrogel Bioink for Peripheral Neuroengineering

말초 신경 공학을 위한 그래핀 기반 3D 바이오하이브리드 하이드로겔 바이오잉크의 준비 및 특성화

Peripheral neuropathies can occur as a result of axonal damage, and occasionally due to demyelinating diseases. Peripheral nerve damage is a global ...

Formulating and Characterizing an Exosome-based Dopamine Carrier System

엑소좀 기반 도파민 운반체 시스템의 공식화 및 특성화

Exosomes between 40 and 200 nm in size constitute the smallest subgroup of extracellular vesicles. These bioactive vesicles secreted by cells play an ...

Synthesis of Strong Adhesive Hydrogel, Gelatin O-Nitrosobenzaldehyde

강력한 접착력 하이드로겔, 젤라틴 O-니트로소벤즈알데히드의 합성

Adhesive materials have become popular biomaterials in the field of biomedical and tissue engineering. In our previous work, we presented a new material - ...

Gelatin Methacryloyl Granular Hydrogel Scaffolds: High-throughput Microgel Fabrication, Lyophilization, Chemical Assembly, and 3D Bioprinting

젤라틴 메타크릴로일 과립형 하이드로겔 스캐폴드: 고처리량 마이크로겔 제조, 동결건조, 화학 조립 및 3D 바이오프린팅

The emergence of granular hydrogel scaffolds (GHS), fabricated via assembling hydrogel microparticles (HMPs), has enabled microporous scaffold formation ...

Phototunable Bioprinted Hydrogels to Probe Cellular Responses to ECM Stiffening

3D Bioprinting Phototunable Hydrogels to Study Fibroblast Activation

Understanding Chronic Lung Diseases Using 3D Printed Phototunable Hydrogels (Video) | JoVE

섬유아세포 활성화를 연구하기 위한 3D 바이오프린팅 광조정 가능 하이드로겔

Phototunable hydrogels can transform spatially and temporally in response to light exposure. Incorporating these types of biomaterials in cell-culture ...