Name: injectable supramolecular polymer-nanoparticle hydrogels for cell and drug delivery applications
Uploaded: 2021-02-07T15:00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Injectable Supramolecular Polymer-Nanoparticle Hydrogels for Cell and Drug Delivery Applications at JoVE.com

تم دعم هذا البحث ماليا من قبل مركز المناعة للأنظمة البشرية مع مؤسسة بيل وميليندا غيتس (OPP1113682) ومؤسسة بيل وميليندا غيتس (OPP1211043). C.M.M. تم دعمها من قبل زمالة ستانفورد للدراسات العليا وزمالة ستانفورد بيو إكس ويليام وليندا ستيار. وامتنانا لشهادة زمالة أبحاث الدراسات العليا التي منحتها المؤسسة الوطنية للعلوم، وزمالة جابيلان لزمالة ستانفورد للخريجين في العلوم والهندسة. S.C. تم دعمه من قبل المعهد الوطني للسرطان للمعاهد الوطنية للصحة تحت الجائزة رقم F32CA247352. كما يود المؤلفون أن يعترفوا بحرارة بأعضاء مختبر أبيل بمن فيهم الدكتور جيلي روث، والدكتور أنتوني يو، والدكتور ليندساي ستابلتون، والدكتور هيكتور لوبيز هرنانديز، والدكتور أندريا داكينو، والدكتورة جولي بيليه، وسيلين ليونغ، وبن أو، وإميلي ميني، وإميلي غيل، والدكتور أنطون سميث لجهودهم ووقتهم في مساعدة مختبر أبيل على تطوير هذه البروتوكولات على مر السنين.

هؤلاء المؤلفين ليس لديهم ما يكشفون عنه.

يتم تصنيع هيدروجيل البوليمر النانوي (PNP) بسهولة وتمكين التسليم المحلي طويل الأجل للخلايا العلاجية والأدوية من خلال الإدارة طفيفة التوغل عن طريق الحقن المباشر أو توصيل القسطرة. وتصف هذه البروتوكولات صياغة الهيدروجيلات من الشرطة الوطنية الفلبينية وطرق توصيف ضمان جودة المواد الناتجة. الهيدروجيلات PNP فوق الجزيئية قابلة للتطوير لتصنيعها ويتم تشكيلها من خلال الخلط البسيط لبوليمرات السليلوز المعدلة والجسيمات النانوية البوليمرية الأساسية القشرية. تصف الأساليب الحالية الإجراءات السهلة لتشكيل المواد الهلامية المحملة مسبقا في المحاقن من خلال بروتوكولات خلط الكوع البسيطة. من خلال مقاييس مراقبة الجودة لكل جزء من الأجزاء المكونة ، مثل DLS لرصد حجم وتوزيع NP ، يمكن للمرء أن يصوغ مواد هيدروجيل PNP بشكل مستنسخ مع خصائص ريولوجية متسقة. من خلال تغيير كمية HPMC-C12 أو NPs ، يمكن للمرء تعديل حجم الشبكة وتصلب هيدروجيل PNP الناتج. يمكن ضبط هذه الخصائص لتناسب تطبيق الطب الحيوي خاصة، ومع أساليب الريولوجية مفصلة هنا يمكن للباحثين توصيف خصائص القص رقيق والشفاء الذاتي من الهيدروجيلات PNP لأنها تحسين منصة لتطبيقاتها المحددة. كما تم وصف طرق دراسات الإطلاق في المختبر؛ يمكن للباحثين استخدام هذه الدراسات لتوصيف النطاق الزمني النسبي لإطلاق الأدوية ذات الأهمية ، وإبلاغ المستقبل في دراسات الجسم الحي. باستخدام دراسات الاستقرار، يمكن للباحثين أيضا تقييم قدرة هذه المواد للمساعدة في الحفاظ على البنية البيولوجية والاستقرار من العلاج الحيوي الحساسة مع مرور الوقت ودرجات الحرارة القصوى، مع تطبيقات محتملة مقنعة للحد من الاعتماد على سلسلة التبريد من العلاج الحيوي. وأخيرا، مع اختبارات بسيطة حيوية الخلية، يمكن تقييم نمو الخلايا والهجرة داخل المواد PNP، مع التطبيقات المحتملة في العلاجات الخلوية والسقالات.
وقد وجدت مجموعتنا العديد من التطبيقات مقنعة لمنصة هيدروجيل PNP27. وقد استخدمت الهيدروجيلات PNP لبطء تسليم اللقاحات وحدة فرعية، وتمكين ملامح إطلاق الحركية المتطابقة من المستضدات والمواكب لتعزيز حجم ومدة وجودة الاستجابة المناعية الفكاهية31. وقد تم العثور على الهيدروجيلات PNP أن يكون حجم شبكة أصغر من الهيدروجيل الأكثر استخداما، لذلك فهي فعالة في إبطاء الانتشار والإفراج ببطء البضائع الجزيئية. كما تم استخدام خصائص الالتزام الأنسجة الفريدة والخصائص الميكانيكية للهيدروجلز PNP لتشكيل حواجز مادية لمنع الالتصاقات الناشئة عن الجراحة عن طريق رش الهيدروجيلس على مساحات سطحية كبيرة من الأعضاء بعد الجراحة30. وقد ثبت أيضا أن الهيدروجيل PNP مركبات توصيل الخلايا فعالة، والخصائص الميكانيكية في الواقع درع الخلايا من القوى الميكانيكية التي تحدث في إبرة حقنة أثناء الحقن، وتحسين قدرة الخلية علىالبقاء 29. عندما يتم اقتران NPs مع الببتيد لاصقة الخلية، يمكن للخلايا إرفاق والتفاعل مع مصفوفة PNP لتبقى قابلة للحياة. باستخدام هذا النهج، وقد ثبت هيدروجيلس PNP لتحسين الاحتفاظ المحلية من الخلايا الجذعية المحقونة مقارنة مع الأساليب التي تستخدم المركبات السائلة28. وبالإضافة إلى ذلك، وقد ثبت هيدروجيلس PNP لمنع تجميع الناجم حراريا من الأنسولين مغلفة، حتى في ظل ظروف الشيخوخة وشدد قاسية، مما يشير إلى أن هذه المواد قد تكون قادرة على الحد من الحاجة إلى تبريد الأدوية الحساسة لدرجة الحرارة38.
وعموما، فإن المنهجيات الموصوفة هنا ستسمح لمجموعات البحوث بتصنيع واستكشاف الهيدروجيلات PNP كما هو مادي حيوي. توفر هذه البروتوكولات تقنيات التوليف على نطاق المختبر لتصنيع ما يكفي من المواد الهيدروجيل لمتابعة كل من المختبر وفي الدراسات الحية. وتشير الدراسات المذكورة أعلاه إلى أن الروابط الديناميكية لهذه المواد تمكنها من أن تكون مناسبة لمجموعة من التطبيقات الطبية الحيوية من خلال السماح بالحركية النشطة للخلايا المحاصرة مع تقييد الانتشار السلبي للشحن الجزيئي. ومن المتوقع أن يجد الباحثون منصة الشرطة الوطنية الفلبينية أداة سهلة المنال وقوية لتحسين النتائج السريرية من خلال تسليم الأدوية الخاضعة للرقابة ودراسة الآليات البيولوجية الأساسية مثل تجنيد الخلايا وعلم الأحياء الميكانيكية.

هيدروجيلس عن طريق الحقن هي أداة ناشئة لتقديم الخلايا العلاجية والأدوية إلى الجسم بطريقة تسيطر عليها1. يمكن تحميل هذه المواد بالأدوية أو الخلايا ويمكن إعطاؤها بطريقة طفيفة التوغل من خلال الحقن المباشر للأنسجة السطحية أو عن طريق توصيل القسطرة إلى الأنسجة العميقة. بشكل عام، تتكون الهيدروجيلات القابلة للحقن من شبكات بوليمر منتفخة بالمياه ترتبط معا بتفاعلات جسدية عابرة. في بقية, هذه الروابط المتقاطعة توفير بنية صلبة مثل إلى المواد الهلامية, ولكن عند تطبيق قوة ميكانيكية كافية هذه الوصلات المتقاطعة تعطلت مؤقتا, تحويل المواد إلى حالة تشبه السائل التي يمكن أن تتدفق بسهولة2. ومن هذه الخصائص الريولوجية التي تسمح الهيدروجيلات المادية لقص رقيقة وتدفق من خلال أقطار إبرة صغيرة أثناء الحقن3. بعد الحقن ، شبكة البوليمر من الإصلاحات المادية ، مما يسمح لها بالشفاء الذاتي وتشكيل هلام يشبه الصلبة بسرعة في الموقع4،5. هذه الهياكل يمكن أن تكون بمثابة مستودعات بطيئة الإفراج عن المخدرات أو السقالات لتجديد الأنسجة6،7. وقد استخدمت هذه المواد في تطبيقات متنوعة تشمل تكنولوجيا توصيل الأدوية، والطب التجديدي، والهندسة المناعية1،8،9،10،11،12.
وقد تم تطوير كل من المواد الطبيعية (مثل الألجينات والكولاجين) والمواد الاصطناعية (مثل البولي (جلايكول الإيثيلين) (PEG) أو البوليمرات الهيدروفيلية المماثلة) كمواد هيدروجيل قابلة للكومبيكال الحيوي القابلة للحقن13و14و15. العديد من المواد الطبيعية معرض دفعة إلى دفعة الاختلاف التي تؤثر على استنساخ4،16. هذه المواد غالبا ما تكون حساسة لدرجة الحرارة، وعلاج عند الوصول إلى درجات الحرارة الفسيولوجية. وبالتالي، فإن التعامل مع هذه المواد يطرح تحديات تقنية ولوجستية إضافية17. المواد الاصطناعية تسمح لمراقبة كيميائية أكثر دقة والتكرار ممتازة، ولكن هذه المواد يمكن أن تكون في بعض الأحيان عرضة للاستجابات المناعية السلبية التي تحد من التوافق البيولوجي، وهي ميزة حاسمة للتطبيقات العلاجية في الجسم الحي6،18،19. وقد أظهرت الجهود الأخيرة أن هناك العديد من معايير التصميم المعقدة المشاركة في هندسة مادة هيدروجيل عن طريق الحقن ، بما في ذلك تحسين الخصائص الميكانيكية ، وحجم شبكة شبكة البوليمر ، والعظة الجزيئية النشطة بيولوجيا ، والتحلل الحيوي ، والمناعة للمادة20،21،22،23،24،25،26. يجب النظر في كل هذه العوامل اعتمادا على تطبيق الفائدة ، مما يعني أن منصة نمطية غير قادرة كيميائيا مثالية لتلبية اتساع نطاق واسع من التطبيقات.
تصف الأساليب الحالية تركيب واستخدام منصة هيدروجيل البوليمر النانوي القابلة للحقن (PNP) التي تعرض خصائص ميكانيكية غير قادرة ، ودرجة عالية من التوافق البيولوجي وانخفاض المناعة ، وتقدم مواقع اقتران الإشارات الجزيئية النشطة بيولوجيا27و28و29و30و31و32و33. وتتكون هذه الهيدروجيلات PNP من البوليمرات السليلوز المعدلة هيدروفوبيكيلي والتجميع الذاتي الأساسية قذيفة الجسيمات النانوية التي تتألف من بولي (الإيثيلين غليكول)-كتلة-poly(حمض اللبنيك) (PEG-PLA)27،34 التي تتفاعل لإنتاج شبكة فوق الجزيئية. وبشكل أكثر تحديدا، فإن دودسيل تعديل hydroxypropylmethyl السليلوز البوليمرات (HPMC-C12)تتفاعل بشكل حيوي مع سطح الجسيمات النانوية PEG-PLA والجسر بين هذه الجسيمات النانوية لتشكيل هذه الشبكة البوليمر27،34. هذه التفاعلات الديناميكية والمتعددة التكافؤ تسمح للمواد بالقص الرقيق أثناء الحقن والشفاء الذاتي بسرعة بعد الإدارة. مكونات هيدروجيل PNP هي ملفقة بسهولة من خلال ردود فعل بسيطة وعاء واحد ويتم تشكيل هيدروجيل PNP في ظل ظروف معتدلة عن طريق خلط بسيط من المكونين35. نظرا لسهولة التصنيع ، فإن منصة الهيدروجيل هذه قابلة للترجمة على نطاق واسع. يتم التحكم في الخصائص الميكانيكية وحجم الشبكة من الهيدروجيلات PNP عن طريق تغيير الوزن في المئة من مكونات البوليمر والجسيمات النانوية في التركيبة. تشير الدراسات السابقة مع هذه المنصة إلى أن الهيدروجيلات PNP متوافقة بيولوجيا للغاية وقابلة للتحلل الحيوي وغيرالمناعية 28و30و31. وعموما، تقدم هذه الهيدروجيلات فائدة واسعة في التطبيقات الطبية الحيوية التي تشمل الوقاية من التصاق بعد الجراحة، وهندسة الأنسجة وتجديدها، والتسليم المستدام للأدوية، والهندسة المناعية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>21G needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305165</td>
			<td>PNP hydrogel injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>22G, 4 in hypodermic needles</td>
			<td>Air-Tite</td>
			<td>N224</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>384-well plates, black, clear bottom</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3540</td>
			<td>Dynamic light scattering (DLS)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates, black</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-200-627</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates, clear</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3599</td>
			<td>Cell viability and settling studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcein AM</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>C3100MP</td>
			<td>Cell viability and settling studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capillary tubes</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8729K66</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifugal filter units</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>UFC901024</td>
			<td>NP concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cuvettes</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>BR759015-100EA</td>
			<td>Cell viability and settling studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DLS Plate Reader</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>DynaPro II Plate Reader</td>
			<td>Dynamic light scattering (DLS)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>300007-392 (EA)</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypodermic needles</td>
			<td>Air-Tite</td>
			<td>8300015027</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer elbow connector</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-30800-12</td>
			<td>PNP hydrogel formulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer lock syringe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-955-456</td>
			<td>PNP hydrogel formulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (1x)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10010049</td>
			<td>PNP hydrogel formulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Spatula</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>1229F13</td>
			<td>Rheological characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Reader</td>
			<td>BioTek</td>
			<td>Synergy H1 Hybrid Multi-Mode Plate Reader</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate seals</td>
			<td>Excel Scientific</td>
			<td>TS-RT2-100</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant human insulin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A11382II</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rheometer</td>
			<td>TA Instruments</td>
			<td>DHR-2 Rheometer</td>
			<td>Rheological characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thioflavin T</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T3516-5G</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

injectable supramolecular polymer-nanoparticle hydrogels for cell and drug delivery applications

تصف هذه الطرق كيفية صياغة الهيدروجيلات البوليمرية النانوية فوق الجزيئية القابلة للحقن (PNP) لاستخدامها كمواقع حيوية. تتكون الهيدروجيلات PNP من عنصرين: السليلوز المعدل هيدروفوبيكيلي كما البوليمر الشبكة والجسيمات النانوية الأساسية قذيفة تجميعها الذاتي التي تعمل بمثابة وصلات عبر غير التكافؤ من خلال التفاعلات الديناميكية والمتعددة التكافؤ. تصف هذه الطرق كلا من تكوين هذه الجسيمات النانوية ذاتية التجميع من خلال التحلل النانوي وكذلك صياغة وخلط المكونين لتشكيل الهيدروجيلات ذات الخصائص الميكانيكية غير القادرة. كما يتم تفصيل استخدام تشتت الضوء الديناميكي (DLS) والريومولوجيا لتوصيف جودة المواد المركبة. وأخيرا، فإن فائدة هذه الهيدروجيلات لتوصيل الأدوية، واستقرار الأدوية الحيوية، وتغليف الخلايا وتسليمها تظهر من خلال التجارب المختبرية لتوصيف إطلاق المخدرات، والاستقرار الحراري، وتسوية الخلايا وقابليتها للحياة. نظرا لتوافقه البيولوجي ، وحقنه ، وظروف تكوين هلام خفيفة ، فإن نظام الهيدروجيل هذا هو منصة غير قادرة بسهولة ومناسبة لمجموعة من التطبيقات الطبية الحيوية.

Watch this Scientific Journal Video about Injectable Supramolecular Polymer-Nanoparticle Hydrogels for Cell and Drug Delivery Applications at JoVE.com

Injectable Supramolecular Polymer-Nanoparticle Hydrogels for Cell and Drug Delivery Applications

يصف هذا البروتوكول تركيب وصياغة المواد الحيوية الهيدروجيلة البوليمرية فوق الجزيئية القابلة للحقن ( PNP ). يتم عرض تطبيقات هذه المواد لتوصيل الأدوية ، وتثبيت الأدوية الحيوية ، وتغليف الخلايا وتسليمها.

حقن فوق الجزيئية البوليمر نانوجسيمات هيدروجيلس لتطبيقات توصيل الخلايا والمخدرات

These methods describe how to formulate injectable, supramolecular polymer-nanoparticle (PNP) hydrogels for&#160;use as biomaterials. PNP hydrogels are ...

يسهل بروتوكولنا صياغة هيدروجيلات البوليمر النانوية لاستخدامها كمواقع حيوية. ونأمل أن يطور الباحثون هذه المواد للتطبيقات التحويلية واستكشاف المسائل البيولوجية الأساسية. يتم حقن الهيدروجيلات PNP بسهولة من خلال الإبر الصغيرة القطر والقسطرة، ولكن بسرعة الذاتي شفاء بعد الحقن.وهذا يسمح بتوصيل الأدوية والخلايا غير الغازية الخاضعة للرقابة على مدى جداول زمنية طويلة. هذه التكنولوجيا يدفع حدود العلاج الموضعي وإطلاق المخدرات الموسعة، مع ما يترتب على ذلك من آثار على ظروف مستعرة واسعة من السرطان لتجديد الأنسجة إلى التحصين السلبي. لتجميع جزيئات النانو عن طريق هطول الأمطار نانو، إضافة 50 ملليغرام من البوليمر PEG-PLA إلى قارورة التلألؤ الزجاج ثمانية ملليلتر وإضافة ملليلتر واحد من أسيتونيتريل إلى القارورة.دوامة لتذوب تماما. أضف بعد ذلك 10 ملليلتر من الماء النقي للغاية إلى قارورة تلألؤ زجاجية سعة 20 ملليلتر مع شريط ضجة صغير ووضع القارورة على لوحة ضجة تم تعيينها إلى 600 ثورة في الدقيقة. استخدام ماصة 200 ميكرولتر لإضافة ملليلتر واحد من محلول المذيبات البوليمر دروبوايز إلى قارورة الماء.سوف تتشكل الجسيمات النانوية الأساسية القشرة كما يتم توزيع محلول المذيبات البوليمر بسرعة في جميع أنحاء الماء. تحقق من حجم الجسيمات عن طريق تشتت الضوء الديناميكي وفقا للبروتوكولات القياسية. ثم نقل محلول نانو الجسيمات إلى وحدة تصفية الطرد المركزي لتركيز الحل إلى أقل من 250 ميكرولتر وإعادة إنفاق الجسيمات النانوية في عازل مناسب.لإعداد الهيدروجيل، أضف 333 ملليغرام من محلول مخزون HPMC-C12 بنسبة 6٪ إلى حقنة قفل Luer ملليلتر واحد وأضف 500 ميكرولتر من محلول مخزون الجسيمات النانوية بنسبة 20٪ و167 ميكرولتر من PBS إلى قارورة ثمانية ملليلتر. بعد خلط, استخدام إبرة لملء آخر واحد ملليلتر لوير قفل حقنة مع محلول نانو الجسيمات المخففة وإرفاق المحاقن اثنين إلى خلاط الكوع. امزج الحلين لمدة 60 دورة تقريبا حتى تتشكل مادة هيدروجيل بيضاء متجانسة ومعتمة.لقياس الخصائص الريولوجية للهيدروجيل المصاغ، قم بحقن الحجم المناسب من الهيدروجيل وفقا للفجوة الهندسية المختارة في مركز لوحة الريمتر المسننة واستخدم اختبارات التذبذب والتدفق لقياس الخصائص الميكانيكية للعينة. لتوصيف إطلاق المخدرات من الهيدروجيل، أولا، وإعداد الشعيرات الدموية الزجاج باستخدام الايبوكسي لختم نهاية واحدة من كل أنبوب. عندما تم تعيين الايبوكسي، واستخدام إبرة قياس 22 أربعة بوصة تحت الجلد لحقن 100 إلى 200 ميكرولتر من الهيدروجيل في ما لا يقل عن ثلاثة أنابيب لكل عينة، وإضافة بعناية 200 إلى 300 ميكرولتر من برنامج تلفزيوني على كل حجم من الهيدروجيل.في النقاط الزمنية المناسبة ، وفقا للمقياس الزمني المتوقع لإطلاق المخدرات ، استخدم إبرة لإزالة برنامج تلفزيوني بعناية من كل الشعيرات الدموية دون إزعاج سطح الهيدروجيل وإضافة حجم جديد من برنامج تلفزيوني. عند الانتهاء من الدراسة، وتحليل aliquots PBS التي تم جمعها مع طريقة مناسبة لتحديد كمية الدواء الصادرة في كل نقطة زمنية. لتوصيف الاستقرار الحراري للأنسولين المغلفة هلام، تحميل كل من الأنسولين وتيوفلافين T في هيدروجيل كما هو موضح واستخدام إبرة قياس 21 لحقن 200 ميكرولتر من البضائع والتحقيق تحميل هيدروجيل في ما لا يقل عن ثلاثة آبار من لوحة سوداء 96 جيدا لكل عينة.ثم ختم لوحة مع ختم لوحة لاصقة واضحة بصريا لمنع التبخر وإدراج لوحة في قارئ لوحة مجهزة التحكم في درجة الحرارة، والهز والبرمجة قراءة الحركية. لتقييم قابلية الخلية المغلفة الهيدروجيل، استخدم إبرة قياس 21 لحقن 150 ميكرولتر من الهيدروجيل تحتوي على التركيز المناسب للخلايا في كل بئر من الآبار الثلاثة لكل عينة في لوحة صافية من 96 بئرا وإضافة 100 ميكرولتر من وسط الخلية المناسبة إلى كل مجلد من الهيدروجيل. في اليوم الأول من الثقافة، استبدل الناموست على كل هيدروجيل في النقطة الزمنية المناسبة لكل مجموعة عينة ب 50 ميكرولتر من محلولين من ميليمولار كالسين AM.بعد حضانة لمدة 30 دقيقة ، صورة مركز كل بئر عن طريق المجهر confocal. لتقييم قدرة الخلايا المغلفة على الاستقرار في حقنة قبل الحقن ، تمييع الخلايا ذات الأهمية إلى مرة واحدة 10 إلى ست خلايا لكل ملليلتر في تركيز PBS ووصمة عار الخلايا مع 50 ميكرولتر من اثنين من المليمولار Calcein AM لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة. في نهاية الحضانة، اخلطي الخلايا مع 500 إلى 700 ميكرولتر من الهيدروجيل كما هو موضح واستخدم إبرة قياس 21 لحقن 100 إلى 200 ميكرولتر من الخلايا التي تحتوي على الهيدروجيل في الجزء السفلي من كوفيت واحد على الأقل لكل عينة.ثم صورة cuvettes الكذب شقة على جانبيها على خشبة المسرح من المجهر الكونف البؤري مباشرة بعد الحقن وفي ساعة وأربع ساعات بعد البذر لمراقبة ما إذا كانت الخلايا قد استقرت في الهيدروجيل أو ما إذا كانت قد ظلت معلقة. يمكن ملاحظة ترقق القص وقدرات الشفاء الذاتي للجل باستخدام اكتساح التدفق وبروتوكولات القص التدريجي ، على التوالي. إن توصيف معامل التخزين والخسارة باستخدام تجربة اكتساح تردد القص المتذبذب في النظام اللزوجي الخطي عند التردد يتراوح من 0.1 إلى 100 راديان في الثانية يكشف عن الخصائص الصلبة الشبيهة.لا ينبغي أن يكون هناك عادة كروس من تخزين القص وفقدان moduli لوحظ في ترددات منخفضة لصياغات أكثر صلابة، في حين يمكن توقع أحداث كروس لصياغات هيدروجيل أضعف. ويمكن أن يكون لتفاوت محتوى البوليمر في الهيدروجيلات PNP تأثير مباشر على انتشار البضائع من خلال شبكة البوليمر ومعدل الإطلاق من المواد. كما يمكن أن تعمل الهيدروجيلات PNP على تثبيت البضائع المعرضة لعدم الاستقرار الحراري، مما يؤدي إلى إطالة عمر صلاحية الشحن بشكل كبير وتقليل الاعتماد على تخزين السلسلة الباردة وتوزيعها.إدراج زخارف integrin يمكن أن تكون مفيدة لتكييف الهيدروجيلات PNP للعلاجات الخلوية. يمكن تسمية الخلايا المغلفة بفلورسنت لتسهيل تصورها وتحديدها كميا. على سبيل المثال، التركيبات التي تفتقر إلى مواقع الالتصاق سيكون لها قدرة منخفضة على البقاء في الخلية حيث تفشل الخلايا المغلفة في الانتشار مقارنة بالخلايا المغلفة والصياغات ذات زخارف التصاق، مثل RGD.ما زلنا نستكشف كيف تؤثر التغيرات في التركيبة على الخصائص الريولوجية والشبكة الديناميكية لمصفوفة البوليمر. نحن نستخدم أيضا FRAP لدراسة انتشار الجزيئات داخل الهيدروجيل. ويمكن استخدام هذه المواد لطرح أسئلة بيولوجية جديدة حول كيفية تأثير الولادة المستدامة على تسليم الأدوية أو تطوير اللقاح أو العلاج المناعي للسرطان.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

سقالات الإبلاغ الذاتي للخلية ثقافة 3 الأبعاد

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Models and Methods to Evaluate Transport of Drug Delivery Systems Across Cellular Barriers

نماذج وأساليب لتقييم نقل المخدرات نظم التسليم عبر الحواجز الخلوية

Sub-micrometer carriers (nanocarriers; NCs) enhance efficacy of drugs by improving solubility, stability, circulation time, targeting, and release. ...

An Injectable and Drug-loaded Supramolecular Hydrogel for Local Catheter Injection into the Pig Heart

عن طريق الحقن ومحملة المخدرات Supramolecular هيدروجيل لحقن القسطرة المحلي في قلب خنزير

Regeneration of lost myocardium is an important goal for future therapies because of the increasing occurrence of chronic ischemic heart failure and the ...

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

وتوليف الهلاميات المائية functionalized RGD-كأداة للتطبيقات العلاجية

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

تشكيل الضوء بوساطة والزخرفة من الهلاميات المائية للتطبيقات خلية ثقافة

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

Manufacture and Drug Delivery Applications of Silk Nanoparticles

تطبيقات تصنيع وتسليم المخدرات من النانوية الحرير

Silk is a promising biopolymer for biomedical and pharmaceutical applications due to its outstanding mechanical properties, biocompatibility and ...

Mesenchymal Stromal Cell Culture and Delivery in Autologous Conditions: A Smart Approach for Orthopedic Applications

الوسيطة اللحمية خلية الثقافة و التوصيل في حالة ذاتي: مقاربة ذكية لتطبيقات العظام

Human Mesenchymal Stromal Cells (hMSCs) are cultured in vitro with different media. Limits on their use in clinical settings, however, mainly depend on ...

Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

الانضباطي الهلاميات المائية من الرئوي خارج الخلية مصفوفة للثقافة خلية 3D

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

3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening

ميكروتيسويس 3D للعلاج عن طريق الحقن بالتجدد وفحص المخدرات الفائق

To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...

Preparing Protein Producing Synthetic Cells using Cell Free Bacterial Extracts, Liposomes and Emulsion Transfer

إعداد البروتين إنتاج الخلايا الاصطناعية باستخدام مقتطفات البكتيريا الحرة الخلية، Liposomes ونقل المستحلب

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell ...