Name: fabrication of a crystalline nanocellulose embedded agarose biomaterial ink for bone marrow-derived mast cell culture
Uploaded: 2021-05-11T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of a Crystalline Nanocellulose Embedded Agarose Biomaterial Ink for Bone Marrow-Derived Mast Cell Culture at JoVE.com

Alberta Innovates'e CNC/agarose/D-mannitol matrisini hazırlarken teknik tavsiyeleri için CNC ve Ken Harris ve Jae-Young Cho'yu sağladıkları için teşekkür ederiz. Ayrıca Ben Hoffman, Heather Winchell ve Nicole Diamantides'e INKREDIBLE+ 3D biyobaskı kurulumu ve kalibrasyonu konusundaki teknik tavsiyeleri ve destekleri için teşekkür ederiz.

NOT: Bu protokol beş bölümden oluşur: (1) fare kemik iliğinin izolasyonu ve fare kemiğinden türetilmiş mast hücrelerinin (BMMC'ler) farklılaşması, (2) CNC/agarose/D-mannitol hidrojel substratlarının 24 kuyulu bir sistemde imalatı ve alt tabakalardaki BMMC kültürü, (3) BMMC'lerin CNC/agarose/D-mannitol hidrojel substratlarından uzaklaştırılması ve akış sitometrisi kullanılarak canlılık ve biyobelirteç ekspresyonunun analizi, (4) Hidrojel iskelelerin piyasada bulunan fibriller nanoselülozdan ...

<ol>
	<li>Tibbitt, M. W., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+as+extracellular+matrix+mimics+for+3D+cell+culture.">Hydrogels as extracellular matrix mimics for 3D cell culture.</a> Biotechnology and Bioengineering. 103 (4), 655-663 (2009).</li><li>Drury, J. L., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+tissue+engineering:+Scaffold+design+variables+and+applications.">Hydrogels for tissue engineering: Scaffold design variables and applications.</a> Biomaterials. 24 (24), 4337-4351 (2003).</li><li>Lee, K. Y., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+tissue+engineering.">Hydrogels for tissue engineering.</a> Chemical Reviews. 101 (7), 1869-1879 (2001).</li><li>Halib, N., Ahmad, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocellulose:+Insight+into+health+and+medical+applications.">Nanocellulose: Insight into health and medical applications.</a> Handbook of Ecomaterials. , 1345-1363 (2019).</li><li>Alonso-Lerma, B., 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=High+performance+crystalline+nanocellulose+using+an+ancestral+endoglucanase.">High performance crystalline nanocellulose using an ancestral endoglucanase.</a> Communications Materials. 1 (1), 57 (2020).</li><li>Tummala, G. K., Lopes, V. R., Mihranyan, A., Ferraz, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocompatibility+of+nanocellulose-reinforced+PVA+hydrogel+with+human+corneal+epithelial+cells+for+ophthalmic+applications.">Biocompatibility of nanocellulose-reinforced PVA hydrogel with human corneal epithelial cells for ophthalmic applications.</a> Journal of Functional Biomaterials. 10 (3), 35 (2019).</li><li>Fey, 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=Bacterial+nanocellulose+as+novel+carrier+for+intestinal+epithelial+cells+in+drug+delivery+studies.">Bacterial nanocellulose as novel carrier for intestinal epithelial cells in drug delivery studies.</a> Materials Science and Engineering: C. 109, 110613 (2020).</li><li>Ojansivu, 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=Wood-based+nanocellulose+and+bioactive+glass+modified+gelatin-alginate+bioinks+for+3D+bioprinting+of+bone+cells.">Wood-based nanocellulose and bioactive glass modified gelatin-alginate bioinks for 3D bioprinting of bone cells.</a> Biofabrication. 11 (3), 035010 (2019).</li><li>Jonsson, 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=Neuronal+networks+on+nanocellulose+scaffolds.">Neuronal networks on nanocellulose scaffolds.</a> Tissue Engineering Part C: Methods. 21 (11), 1162-1170 (2015).</li><li>Samulin Erdem, 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=Cellulose+nanocrystals+modulate+alveolar+macrophage+phenotype+and+phagocytic+function.">Cellulose nanocrystals modulate alveolar macrophage phenotype and phagocytic function.</a> Biomaterials. 203, 31-42 (2019).</li><li>Menas, A. 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=Fibrillar+vs+crystalline+nanocellulose+pulmonary+epithelial+cell+responses:+Cytotoxicity+or+inflammation.">Fibrillar vs crystalline nanocellulose pulmonary epithelial cell responses: Cytotoxicity or inflammation.</a> Chemosphere. 171, 671-680 (2017).</li><li>Halova, I., Draberova, L., Draber, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mast+cell+chemotaxis+chemoattractants+and+signaling+pathways.">Mast cell chemotaxis chemoattractants and signaling pathways.</a> Frontiers in Immunology. 3, 1-19 (2012).</li><li>Groll, 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+definition+of+bioinks+and+their+distinction+from+biomaterial+inks.">A definition of bioinks and their distinction from biomaterial inks.</a> Biofabrication. 11 (1), 013001 (2019).</li><li>Schwab, 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=Printability+and+shape+fidelity+of+bioinks+in+3D+bioprinting.">Printability and shape fidelity of bioinks in 3D bioprinting.</a> Chemical Reviews. 120 (19), 11028-11055 (2020).</li><li>Jungst, T., Smolan, W., Schacht, K., Scheibel, T., Groll, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+and+molecular+design+criteria+for+3D+printable+hydrogels.">Strategies and molecular design criteria for 3D printable hydrogels.</a> Chemical reviews. 116 (3), 1496-1539 (2016).</li><li>Sasaki, D. T., Dumas, S. E., Engleman, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrimination+of+viable+and+non-viable+cells+using+propidium+iodide+in+two+color+immunofluorescence.">Discrimination of viable and non-viable cells using propidium iodide in two color immunofluorescence.</a> Cytometry. 8 (4), 413-420 (1987).</li><li>Usov, 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=Understanding+nanocellulose+chirality+and+structure-properties+relationship+at+the+single+fibril+level.">Understanding nanocellulose chirality and structure-properties relationship at the single fibril level.</a> Nature Communications. 6 (1), 7564 (2015).</li></ol>

3D biyomimetik dokuların imalatı, in vivo dokuların fizyolojik analoglarını oluşturmak için hücresel bileşenlerle hücresel matrisin bileşenlerini taklit eden biyoink'in başarılı bir şekilde birleştirilmesini gerektirir. Bu, fizyolojik biyomimetik dokular üretilirken dönüştürülmüş hücrelerin değil, birincil hücrelerin kullanılmasını gerektirir. Bununla birlikte, mast hücreleri gibi birincil immünolojik hücreler, özellikle sinoksik etkilere ve biyoink matrisinin kendisi tarafında...

Son zamanlarda 3D kültür sistemlerine ve 3D biyobaskıya olan ilgi, hidrojel ve hidrojel kompozitlere odaklanmıştır. Bu kompozitler viskoz ama gözenekli biyomimetik görevi görmekte ve biyolojik dokularla karşılaştırılabilen ağırlık olarak %99'a kadar su içeriğinden oluşabilir1,2,3. Hidrojel kompozitlerin bu özellikleri, hücrelerin canlılıklarını ve işlevlerini etkilemeden büyümesine izin eder. Bu kompozitlerden biri, hidrojel kompozitlerde takviye malzemesi olarak kullanılan kristal nanoselülozdur (CNC), biyomalzeme implantların geliştirilmesinde hücre iskeleleri ve iki boyutlu (2D) ve 3D in vitro hücre kültüründe4,5. Çoğunlukla, CNC'den oluşan matrisler insan kornea epitel hücrelerine aşırı derecede sitotoksik değildir6, bağırsak epitel hücreleri7, insan kemik iliği türevi mezenkimal kök hücreler8 veya nöron benzeri hücreler9. Bununla birlikte, insan kemik iliği türevi mezenkimal kök hücrelerin metabolik aktivitesi ve çoğalması, ahşap bazlı nanoselüloz kompozitlerin artan viskozitesi ile korelasyonda azalır ve matrisin bileşiminin hücre fonksiyonları üzerindeki zararlı etkileri için dikkatlice test edilmesi gerektiğini düşündürmektedir8.
Benzer şekilde, CNC, 3D immün hücre kültürü sistemlerinde ciddi sonuçlar doğurabilecek içselleştirme üzerine makrofajlarda inflamatuar yanıtlara neden olabilir10,11. Aslında, CNC'nin diğer bağışıklık hücresi yanıtlarını, özellikle mast hücreleri tarafından başlatılan alerjik inflamatuar yanıtları nasıl etkileyebileceğine dair çok az veri vardır. Mast hücreleri, alerjenlere enflamatuar yanıtları aktive etmekten sorumlu yüksek benzeşimli IgE reseptörü FceRI'yi ifade eden granül lökositlerdir. Çoğalmaları ve farklılaşmaları, tirozin reseptörü Kit'i bağlayan kök hücre faktörüne (SCF) bağlıdır. Mast hücreleri dolaşıma giren ve daha sonra tüm insan dokularında her yerde dağılmak için periferik olarak göç eden kemik iliği progenitör hücrelerinden türetilir12. Mast hücreleri 3D doku ortamında işlev görürken, in vitro 3D doku modellerinde immünolojik süreçleri incelemek için ideal bir bağışıklık hücresi adayıdır. Ancak bugüne kadar mast hücrelerini içeren uygulanabilir in vitro 3D doku modeli bulunmamaktadır.
Mast hücrelerinin son derece hassas doğası ve dış uyaranlara pro-enflamatuar yanıtlar verme eğilimleri nedeniyle, daha fazla tartışıldığı gibi, 3D matris bileşenlerinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesi ve mast hücrelerinin 3D iskeleye sokulması için biyobaskı yöntemi gereklidir. Doku yapıları biyomalzemelerin iki geniş kategorisinden yani biyoinks ve biyomalzeme mürekkeplerinden biyofabrik olarak yapılabilir. Biyoinkslerin hücre yüklü hidrojel kompozitler olması, biyomalzeme mürekkeplerin ise Groll ve ark.13,14 tarafından tanımlandığı gibi hücrelerden yoksun hidrojel kompozitler olması ayrımı yatmaktadır. Bu nedenle, biyoinks ile basılan 3B yapılar hidrojel matrisine önceden gömülü hücreler içerirken, biyomalzeme mürekkeplerle basılan 3B yapıların baskı sonrası hücrelerle tohumlandırılması gerekir. Kültür iskelelerinin hidrojel bazlı biyoinks/biyomalzeme mürekkeplerden biyofabrikasyonu en yaygın olarak ekstrüzyon 3D biyobaskı kullanılarak gerçekleştirilir, bu da biyoink/ biyomalzeme mürekkesini pnömatik veya mekanik olarak tahrik edilen bir piston aracılığıyla basınç altında bir mikro ölçekli nozülden ekstrüde eder14. Ekstrüzyon biyobaskıları, biyoink'i 'aşağıdan yukarıya' bir yaklaşımla ardışık olarak üst üste yığılmış 2D kesit desenlerine biriktirerek 3D iskeleler üretmektedir.
Ekstrüzyon biyobaskı ile uyumlu olması için, hidrojel bazlı biyoink/ biyomalzeme mürekkede tiksotropik (kesme-inceltme) özelliklerine sahip olması gerekir, böylece biyoink / biyomalzeme mürekkesinin kurucu hidrojel polimerleri, kesme stresine maruz kaldığında bir mikrokanal nozuldan bir sıvı gibi akar, ancak shear stresinin giderilmesi üzerine viskoz, jel benzeri bir duruma geri döner15 . Yüksek su içeriği nedeniyle, 3D biyobaskı yapısının mimarisini ve yapısal bütünlüğünü korumak için hidrojel bazlı biyoinks / biyomalzeme mürekkeplerin polimerleri fiziksel veya tutarlı bir şekilde çapraz bağlanmalıdır. Hücre yüklü biyoinkslerde, hücreler çapraz bağlama işlemi sırasında doğrudan kimyasal streslere maruz kalır. Biyoink hidrojel matrisi içinde kapsüllenen ekstrüzyon hücrelerin ekstrüzyon süreci de hücreleri kesme stresine maruz kalır ve bu da canlılığın azalmasına ve/veya hücre ölümüne yol açabilir. 3D doku modeli biyobaskı yapıldıktan sonra, hidrojel matrisin kendisi tarafından ortaya çıkan sitotoksiklik seviyeleri ile ekstrüzyon ve çapraz bağlama işlemleri arasında ayrım yapmak zordur. Bu, hücrelerin hidrojel matrisine önceden gömüldüğü 3D iskeleler bağlamında özellikle zordur, bu nedenle hücrelerin sonraki analizler için çıkarılmasını zorlaştırır, bu da mast hücrelerinin yaşayabilirliğine zarar verir.
Mast hücreleri içeren 3D doku yapıları oluşturmaya yönelik daha nazik bir yaklaşım, hücrelerin önceden basılmış, gözenekli biyomalzeme mürekkep 3D iskelelere tohumlamayı içerir, bu da mast hücrelerinin dolaşımdan çevre dokulara göç etme yeteneğini arttırır. Bu hücre tohumlama yaklaşımının yararları iki kattır: (i) mast hücreleri sırasıyla ekstrüzyon ve çapraz bağlama işlemlerinden kesme ve kimyasal gerilmelere maruz kalmaz ve (ii) hücreler canlılıklarını olumsuz etkilemeden analiz için hafifçe yıkanarak maruz kaldıktan sonra 3D iskeleden kolayca çıkarılabilir. 2D hidrojel disklerin aksine 3D biyobaskılı, gözenekli hidrojel iskelelerde mast hücrelerinin hücre canlılığının tohumlandırılmasının ve analiz edilebilmesinin ek yararı, 3D biyobaskılı hidrojel iskelelerin, toplu olarak bulunmayan in vivo dokuların mikro ölçekli topografik özelliklerini, 2D düzlemsel hidrojel diskleri rekapitulate etmesidir. Bu yaklaşım, aday biyoink hidrojel matrislerinin, pahalı 3D doku mühendisliği deneylerine yatırım yapmadan önce mast hücreleri ve diğer immünolojik hücreler üzerindeki potansiyel olarak yıkıcı sitotoksik etkilerini belirlemek için uygun, hızlı ve uygun maliyetli bir yaklaşımdır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic Acid (glacial)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>AX0074-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose (OmniPur)</td>
			<td>EMD Millipore Corporation</td>
			<td>2125-500GM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Armenian Hamster IgG Isotype Control, APC (Clone: eBio299Arm)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>17-4888-82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>b-Mercaptoethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>O3446I-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>b-Nicotinamide adenine dinucleotide sodium salt (NAD)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>N0632-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD 5 mL Syringe (Luer-Lok Tip)</td>
			<td>BD</td>
			<td>309646</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD PrecisionGlide Needle 26G x 1/2 in</td>
			<td>BD</td>
			<td>305111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioLite 24 Well Multidish</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>930-186</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioLite 96 Well Multidish</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>130-188</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioLite 175 cm2 Flask Vented</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>130-191</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biosafety Cabinet Class II</td>
			<td>Microzone Corp., Canada</td>
			<td>BK-2-6-B3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA, Fraction V (OmniPur)</td>
			<td>EMD Millipore Corporation</td>
			<td>2930-100GM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6 mice</td>
			<td>The Jackson Laboratory</td>
			<td>000664</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD117 (c-Kit) Monoclonal Antibody, PE (Clone: 2B8)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>12-1171-82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK BIOINK (3 x 3 mL Cartridge)</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>IK1020000303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK CaCl2 Crosslinking Agent - Sterile Bottle 1 x 60 mL</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>CL1010006001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK Empty Cartridges 3cc with End and Tip Caps</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>CSC0103000102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK HeartWare for PC</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>Version 2.4.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK INKREDIBLE+ 3D BIOPRINTER</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>S-10003-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK Sterile Standard Conical Bioprinting Nozzles 22G</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>NZ4220005001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK Sterile Standard Conical Bioprinting Nozzles 25G</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>NZ4250005001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLINK Sterile Standard Conical Bioprinting Nozzles 27G</td>
			<td>CELLINK LLC</td>
			<td>NZ4270005001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Proliferation Kit II (XTT) (Roche)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>11465015001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge (Benchtop)</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5804R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Costar&#160;96 Well Clear Flat-Bottom Non-Treated PS Microplate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>CLS3370</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 Incubator</td>
			<td>Binder GmbH, Germany</td>
			<td>9040-0113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CytoFLEX Flow Cytometer</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>A00-1-1102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-mannitol (MilliporeSigma Calbiochem)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>44-390-7100GM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 15 mL Polystyrene Conical Tubes, Sterile</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352095</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 50 mL Polystyrene Conical Tubes, Sterile</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FceR1 alpha Monoclonal Antibody, APC (Clone: MAR-1)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>17-5898-82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS), qualified, heat inactivated</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>12484028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FlowJo Software</td>
			<td>Becton Dickinson &#38; Co. USA</td>
			<td>Version 10.6.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>G</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism</td>
			<td>GraphPad Software, LLC</td>
			<td>Version 8.4.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemacytometer (Improved Neubauer 0.1 mmm deep levy)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>15170-208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES Sodium Salt</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP410-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>I</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodonitrotetrazolium chloride (INT)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>I10406-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine 200 mM (Gibco)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>25030-081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium L-lactate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>L2250-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM Non-Essential Amino Acids 100 mL 100x (Gibco)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11140-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Methoxy-5-methylphenazinium methyl sulfate (MPMS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M8640</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtubes (1.7 mL clear)</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>MCT-175-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microtubes (2.0 mL clear)</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>MCT-200-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MilliQ Academic (for producing MilliQ ultrapure water)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>ZMQS60001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nalgene Rapid-Flow 90 mm Filter Unit (0.2 mm Pore size, 500 mL)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>566-0020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nalgene Syringe filter (0.2 mm PES, 25 mm)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>725-2520</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin Streptomycin 100 mL (Gibco)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS pH 7.4, No Calcium/Magnesium, 500 mL (Gibco)&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10010-023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propidium iodide, 1.0 mg/mL (Invitrogen)&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>P3566</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat IgG2b kappa Isotype Control, PE (Clone: eB149/10H5)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>12-4031-82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Murine IL-3</td>
			<td>PeproTech, Inc.&#160;</td>
			<td>213-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI-1640 Medium 1X + 2.05 mM L-Glutamine (HyClone)</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>SH30027.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sarstedt 96 well round base PS transparent micro test plate (82.1582.001)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC9913213</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Azide, 500 g</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP922I-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Pyruvate (100 mM) 100X (Gibco)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11360-070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Base (2-amino-2(hydroxymethyl)-1,3-propanediol)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>252859</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan Blue solution (0.4%, for microscopy)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>93595</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>V</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VARIOSKAN LUX Microplate Spectrophotometer (Type: 3020)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>VLBL00D0</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of a crystalline nanocellulose embedded agarose biomaterial ink for bone marrow-derived mast cell culture

Üç boyutlu (3D) biyobaskı, bir desende biriken hidrojel bazlı kompozitleri (veya biyomalzeme mürekkepleri) kullanır ve hücrelerin biriktirdiği bir substrat oluşturur. Birçok biyomalzeme mürekkede birincil hücreler için potansiyel olarak sitotoksik olabileceğinden, bu hidrojel kompozitlerin maliyetli 3D doku mühendisliği süreçlerinde kullanılmadan önce biyouyumlarını belirlemek gerekir. Biyobaskı da dahil olmak üzere bazı 3D kültür yöntemleri, hücrelerin bir 3D matrise gömülmesini gerektirir, bu da hücrelerin mekanik hasar vermeden canlılık ve biyobelirteç ifadesindeki değişiklikler için çıkarılmasını ve analizini zorlaştırır. Bu protokol, hücre canlılığı ve biyobelirteç ifadesi için akış sitometrik tahlilleri kullanılarak fare kemiğinden türetilmiş mast hücreleri (BMMC' ler) ile 24 kuyulu bir kültür sistemine üretilen kristal nanoselüloz (CNC) gömülü agarose kompozitin biyouyumluluğunu değerlendirmek için bir yöntem olan kavram kanıtı olarak tanımlanmaktadır.
CNC/agarose/D-mannitol matrisine 18 saat maruz kaldıktan sonra, BMMC canlılığı propidiyum iyodür (PI) geçirgenliği ile ölçüldüğü gibi değiştirilmedi. Bununla birlikte, CNC /agarose/D-mannitol substratında kültürlenen BMMC'lerin, yüksek benzeşimli IgE reseptörü (FcφRI) ve kök hücre faktörü reseptörü (Kit; CD117), biyoink kompozitteki CNC miktarına bağlı görünmese de. BMMC'lerin uygulanabilirliği, fibriller nanoselüloz (FNC) ve sodyum aljinattan oluşan ticari bir biyomalzeme mürekkede 3D ekstrüzyon biyobaskı kullanılarak üretilen hidrojel iskelelere zaman seyri maruziyetinin ardından da değerlendirildi. 6-48 saat süren bir süre boyunca, FNC/aljinat substratları, akış sitometrisi ve mikroter tahlilleri (XTT ve laktat dehidrogenaz) ile belirlenen BMMC'lerin yaşayabilirliğini olumsuz etkilemedi. Bu protokol, aday biyomalzeme mürekkeplerinin yararları için biyokimyasal uyumluluğunu, mast hücreleriyle baskı sonrası tohumlama için 3D iskeleler olarak hızlı bir şekilde taramak için etkili bir yöntem açıklar.

Başarılı bir biyomalzeme mürekkemesinin veya kültür substratının en önemli özelliklerinden biri biyouyumluluktur. Öncelikle, substrat hücresel ölüme neden olmamalıdır. Hücre canlılığını ve nekrozu ölçmek için birkaç mikrotiter tabanlı ve akış sitometrik yöntemi vardır; ancak, bu yöntemler bir hidrojel matrisine gömülü hücreleri analiz etmek için uygun değildir. Bu protokolde, yukarıda belirtilen sınırlama, BMMC'lerin hidrojel substrat veya biyobaskılı iskele üzerine tohumlanara...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of a Crystalline Nanocellulose Embedded Agarose Biomaterial Ink for Bone Marrow-Derived Mast Cell Culture at JoVE.com

Fabrication of a Crystalline Nanocellulose Embedded Agarose Biomaterial Ink for Bone Marrow-Derived Mast Cell Culture

Bu protokol, hücre yüzeyi reseptörlerinin, Kit'in (CD117) ve yüksek benzeşimli IgE reseptörlerinin (FcφRI) hücre canlılığı ve fenotipik ekspresyumu açısından fare kemiğinden türetilmiş mast hücreleri ile kristal nanoselüloz (CNC)/agarose kompozit hidrojel biyomalzeme mürekkebinin biyouyumluluğunu hızla değerlendirmek için bir yöntemi vurgulamaktadır.

Kemik İliği Türevi Mast Hücre Kültürü için Kristal Nanoselüloz Gömülü Agarose Biyomalzeme Mürekkep İmalatı

Three-dimensional (3D) bioprinting utilizes hydrogel-based composites (or biomaterial inks) that are deposited in a pattern, forming a substrate onto ...

Bu protokol, karmaşık 3D biyobaskı deneylerinden önce hassas birincil ve bağışıklık hücrelerine karşı potansiyel sitotoksik etkiler için aday biyomalzeme mürekkeplerini taramak için kolay ve hızlı bir yaklaşım sunar. Biyomalzeme mürekkep yapılarındaki bağışıklık hücrelerinin inkübasyonundan sonra, hücreler aşağı akış sitotoksisitesi veya biyobelirteç analizleri yapmak için nazik yıkama ile yapılardan kolayca alınabilir. Bu protokol, transplantasyona yönelik biyobaskı dokularının birincil hücrelerden ve biyouyumlu biyomalzeme mürekkeplerden inşa edilmesi gereken doku mühendisliği ile doğrudan ilgilidir.Başlamak için, INKREDIBLE+3D biyobaskı üzerine kurulum için bir biyo mürekkep kartuşu hazırlayın. İlk olarak, mavi uç kapaklarını üç mililitre biyomalzeme mürekkep kartuşundan çıkarın ve biyo mürekkep kartuşunun Luer kilit ucuna steril 22 kalibrelik konik biyobaskı nozulu yapıştırın. Yazıcı kafası bir veya PH1 için hava basıncı besleme borusunu kartuşun karşı ucuna bağlayın ve kartuşu bağlı konik biyobaskı nozülüyle PH1'in dikey yuvasına takın.Ardından, kartuşu PH1'e baskı kafasının altına uzanan konik bir biyobaskı nozülü ile sıkıca oturtun. Biyo mürekkep kartuşunu yerine kilitlemek için PH1'deki vidayı parmak sıkışıncaya kadar saat yönünde sıkın. 3D biyobaskı PH2 boş bırakılarak gerçekleştirilebileceğini unutmayın.Biyobaskıyı açın ve biyobaskı yazılımını BIR USB 2.0 kablosuyla 3D biyobaskıya bağlı bir pc'de başlatın. Yazılımda, 3D biyobaskı ile senkronize etmek için bağlan düğmesine tıklayın. 3D biyobaskı ana kontrol menüsünde üç seçeneğe uyun.İlk olarak, biyobaskı hazırlayın. İkincisi, yardımcı programlar menüsü. Ve üçüncüsü, durum ekranı.Biyobaskı hazırla seçeneğini belirleyin, sonra aşağı kaydırın ve giriş eksenleri seçeneğini seçin. XYZ eksenlerinin başarılı kalibrasyonunun ardından, baskı yatağının yüksekliği biraz düşecek ve yazıcı kafaları yazdırma yatağının orta noktasının üzerine yerleştirilecektir. 24 kuyu plakalarında biyobaskı için başlangıç noktası kalibrasyonuna devam etmek için, kapalı plastik ambalajından steril bir 24 kuyu kültür plakasını çıkarın ve plakanın altındaki kuyu D1'in orta noktasındaki bir noktayı kalıcı bir işaretleyici ile işaretleyin.Plaka kapağını çıkarın ve 24 kuyulu kültür plakasını baskı yatağının sol ön köşesinde bulunan iyi D1 ile baskı yatağına yerleştirin. Ana denetim menüsünde yardımcı programlar menüsünü seçin ve ekseni taşıyın. PH1'in konik biyobaskı nozülü doğrudan iyi D1 altında işaretlenmiş noktanın üzerine gelene kadar baskı kafalarını X ve Y eksenleri boyunca bir milimetrelik artışlarla hareket ettirene kadar hareket ettirenin. Gerekirse, baskı kafalarını 0,1 milimetrelik artışlarla hareket ettirerek konik biyobaskı nozülün konumunu noktanın üzerine ince ayar yapın.3D biyobaskı kontrol paneli ekranında belirtildiği gibi doğrudan kuyu D1'in merkezi üzerindeyken konik biyobaskı nozülün X ve Y koordinatlarını kaydedin ve koordinatları işaretleyin. Ardından, baskı yatağını bir milimetrelik artışlarla kaldırın, ta ki D1'in altı baskı kafasına monte edilmiş konik biyobaskı nozülüne neredeyse dokunana kadar. Gerekirse baskı yatağının hareketini 0,1 milimetrelik artışlarla hassas bir şekilde ayarlayın.Yardımcı programlar menüsünden Z ekseni kalibrasyon seçeneğini seçin ve ayrıca Mağaza Z kalibrasyon seçeneğini seçin ve onaylayın. Ana menüye dönün ve biyobaskı hazırla seçeneğini belirleyin. Aşağı kaydırın ve Z'yi kalibre etme seçeneğini belirleyin.24 kuyu plakası geometrik kodunu veya G kodunu doğru başlangıç noktası koordinatlarıyla güncelleyin. Sağlanan 24 kuyulu G-kod dosyasını biyobaskı yazılımında açın. İlk satırdaki X ve Y koordinatlarını önceki adımlarda elde edilen değerlerle güncelleştirin ve dosyayı yeni bir adla kaydedin.Pnömatik pompanın INKREDIBLE+3D biyobaskısının arka hava giriş portuna sıkıca bağlandığından emin olun ve açın. INKREDIBLE+3D biyobaskısının sağ tarafında bulunan ileri kontrol düğmesini çıkarın. Biyobaskının ön tarafında bulunan PH1 ve PH2 dijital basınç göstergelerinin her birinin sıfır kilopaskal'a yakın okuduğundan emin olun.PH1 için sol göstergede belirtilen basınç 12 kilopaskal olana kadar ileri kontrol düğmesini saat yönünde yavaşça döndürün. Yazıcı nozuluna dokunmamaya dikkat ederek, takılı kartuşun baskı nozulunun altına katlanmış bir kağıt kağıt veya bir parça su geçirmez sızdırmazlık filmi yerleştirin. 3D biyobaskıdaki ana kontrol menüsünden biyobaskı hazırla'yı seçin.PH1'e gidin ve PH1'i aç'ı seçin. Biyokimyasal mürekkep baskı nozülden ekstrüde olmaya başlar unutmayın. Gerekirse, biyo mürekkede sürekli bir filamentte ekstrüde edilene kadar kontrol düğmesini saat yönünde döndürerek ekstrüzyon basıncını artırın ve yeni basınç ayarını kaydedin.Biyokimya yatırılmasını durdurmak için PH1'i kapatın'ı seçin. Ekstrüde edilmiş biyo mürekkedeyi içeren kağıt mendili veya filmi baskı yatağından çıkarın ve biyobaskı kapısını kapatın. Rectilinear hidrojel substratlarının 24 kuyu plaka biçiminde 3D biyobaskısını gerçekleştirmek için, ana kontrol menüsünden yardımcı programlar menüsünü seçin, ardından biyobaskı yazılımının G-kod dosyalarını yazdırma için 3D biyobaskıya iletmesine izin verecek SD baskıyı devre dışı bırak'ı seçin.Biyobaskı yazılımındaki yükle düğmesine tıklayın ve güncellenmiş 24 kuyu plakası G-code dosyasını seçin. Yazılımdaki sağ kontrol panelinde, baskı önizleme sekmesini seçin ve D1'de biyobaskı işlemine başlamak için yazdırma düğmesine tıklayın. Rektilineer yapıların biyobaskısının tamamlanmasının ardından, 24 kuyu plakasını kapağıyla örtün ve sınıf II biyogüvenlik kabinine taşıyın. Her bir rektilineer yapıyı iki damla steril 50 milimolar kalsiyum klorür çözeltisine daldırın ve oda sıcaklığında beş dakika kuluçkaya bırakın.Kalsiyum klorür çözeltisini her kuyudan dikkatlice emiş edin ve fazla kalsiyum klorürünü çıkarmak için 1X PBS'nin bir mililitresinde bir kez durulayın. Biyobaskılı hidrojel yapılarının susuzluğunu önlemek için, kemik iliği türevi direk hücreleri yapıların üzerine tohumlamaya hazır olana kadar 3D biyobaskılı rektilinear yapıları taze 1X PBS'de tutun. Akış sitometrisi ile analiz edilen BMMC'lerin ileri ve yan dağılım parametrelerine dayanarak, en yüksek CNC konsantrasyonuna sahip hidrojel substratın, CNC agarose D-mannitol hidrojel substratlarının yokluğunda kültürlenen BMMC'lere kıyasla BMMC'lerin yerel boyutunu veya taneciklerini değiştirmediği gözlenmiştir.BMMC'lerin propidium iyodüre geçirgenliğinin akış sitometrik analizi, test edilen CNC konsantrasyonlarının hiçbirinin BMMC canlılığı üzerinde herhangi bir olumsuz etki yaratmadığını göstermiştir. CNC agarose substratı, CNC konsantrasyonlarındaki mast hücre biyobelirteçlerinin ekspresyonunun %2,5'ten büyük veya eşit olduğunu artırdı Ancak, bu reseptörlerin ekspresyon seviyeleri% 2,5 ile% 12,5 CNC arasında nispeten tutarlı kaldı ve bu da CNC konsantrasyonundan bağımsız bir etki olduğunu gösteriyor. XTT testi, 3D biyobaskılı hidrojel iskelelerde kültürlenen BMMC'lerin metabolik aktivitesinin test edilen tüm zaman noktalarında yaklaşık% 100'de nispeten tutarlı kaldığını göstermiştir.Benzer şekilde, LDH salınımı ve PI boya dışlama tahlilleri BMMC'lerin yaşayabilirliğinde önemli bir değişiklik olmadığını ortaya koydu. Baskı nozül göstergesinin seçimine, 3D biyobaskı eksenlerinin kalibrasyonuna dikkat edin ve ekstrüzyon basıncı ayarı yüksek kaliteli 3D yapıların tekrarlanabilir yazdırılmasını sağlayacaktır. Mast hücrelerinin alınabilme kolaylığı, hücresel işlevlerinin herhangi bir yönünü daha fazla incelemek için çok çeşitli biyolojik tahliller tarafından araştırılmalarını sağlar.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

Mekanik Dinamik Hücre Kültürü için Microfabricated platformlar

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

Aktif Hücre Kültürü Şekil Bellek Polimerler

Shape memory polymers (SMPs) are a class of "smart" materials that have the ability to change from a fixed, temporary shape to a pre-determined permanent ...

Rotating Cell Culture Systems for Human Cell Culture: Human Trophoblast Cells as a Model

İnsan Hücre Kültürü Döner Hücre Kültür Sistemleri: Bir Model Olarak İnsan trofoblast Hücreleri

The field of human trophoblast research aids in  understanding the complex environment established during placentation. Due to the  nature of these ...

Silk Film Culture System for in vitro Analysis and Biomaterial Design

Silk Film Culture System for in vitro Analysis and Biomaterial Design

Için İpek Film Kültür Sistemi In vitro Analizi ve Tasarımı Biyomateryal

Silk films are promising protein-based biomaterials that can be fabricated with high fidelity and economically within a research laboratory environment ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

Demir Oksit Nanopartiküller ile Fonksiyonlu Manyetik Bakteriyel Nanocellulose Fabrikasyon

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Characterization of Leukocyte-platelet Rich Fibrin, A Novel Biomaterial

Lökosit-trombosit Zengin Fibrin, Yeni Bir Biyomateryalinin Karakterizasyonu

Autologous platelet concentrates represent promising innovative tools in the field of regenerative medicine and have been extensively used in oral ...

Fabrication of Inverted Colloidal Crystal Poly(ethylene glycol) Scaffold: A Three-dimensional Cell Culture Platform for Liver Tissue Engineering

Fabrication of Inverted Colloidal Crystal Polyethylene glycol Scaffold: A Three-dimensional Cell Culture Platform for Liver Tissue Engineering

Ters Kolloidal Kristal Poli (etilen glikol) İskele imalatı: Karaciğer Doku Mühendisliği için Üç boyutlu Hücre Kültürü Platformu

The ability to maintain hepatocyte function in vitro, for the purpose of testing xenobiotics&#39; cytotoxicity, studying virus infection and developing ...

Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

3D Hücre Kültürü için Pulmoner Ekstrasellüler Matrix Ayarlanabilir Hidrojellerinin

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

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

Hücre tohum için özel özel Wells ve kendinden montajlı 3D baskı kalıpları kullanarak doku yüzük imalatı

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...