Name: combining 3d-printing and electrospinning to manufacture biomimetic heart valve leaflets
Uploaded: 2022-03-23T13:40:00
Duration: 10 min 29 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combining 3D-Printing and Electrospinning to Manufacture Biomimetic Heart Valve Leaflets at JoVE.com

Bu çalışma, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Alman Araştırma Vakfı) tarafından finanse edilen ve MA 2186/14-1 proje numarası olan Vasküler Tıpta Klinisyen Bilim İnsanı Programı (PRIME) tarafından desteklenmiştir.

1. Hazırlık çalışmaları
<ol><li>3D baskı NOT: Aşağıdaki adımlar, bu makaleyle birlikte Ek Dosya 1, Ek Dosya 2, Ek Dosya 3, Ek Dosya 4 ve Ek Dosya 5 olarak sağlanan "Standart Üçgen Dili " (STL) dosyalarının indirilmesini gerektirir. Kollektör parçaları STL dosyaları olarak sağlanır. Bağlantı flanşı, toplayıcının bireysel kurulumlara uyacak şekilde ayarlanmasına izin vermek için "Ürün model verilerinin değişimi için STandard" (STEP) dosyası olarak sağlanır. Ayrıca, ek Dosya 6 olarak geleneksel üretim için merkezi metal çubuklar için teknik bir çizim sağlanmıştır.<ol>
<li>Dilimleme yazılımını açın ( Malzeme Tablosuna bakın) ve aktif yazıcı kafasını iletken olmayan polilaktik asit (PLA) ve 0,4 mm'lik bir nozul için yapılandırın. NOT: Dilimleme yazılımı, filament ve nozul çapı mevcut 3D yazıcıya bağlı olarak değişebilir.</li>
		<li>STL dosyalarını Specimen_mount_A (Ek Dosya 3) ve Speciment_mount_B (Ek Dosya 4) dilimleme yazılımına yükleyin.</li>
		<li>Modelleri döndürün, böylece üçgen yüzeyler yapı plakasına yerleştirilir.</li>
		<li>Tüm parçaları işaretleyin, sağ tıklayın ve Seçili Modelleri Çarp'ı seçin. Kopya Sayısı istemine 1 girin ve Tamam'ı tıklatın. Yapı plakasına toplam dört model yerleştirin.</li>
		<li>Dilim kalınlığını 0,1 mm'ye, duvar kalınlığını 1 mm'ye, dolgu yoğunluğunu %40'a ayarlayın ve Destek Oluştur kutusunun işaretini kaldırın.</li>
		<li>Dilimle düğmesini tıklatın | Yazdırma dosyasını bir USB sürücüsüne kaydetmek için Çıkarılabilir'e Kaydet.</li>
		<li>İletken olmayan PLA'yı yazıcıya yükleyin ve yazdırma dosyasını başlatın.</li>
		<li>Baskı tamamlandıktan sonra, modelleri yapı plakasından çıkarın ve alt köşelerde bükülme olup olmadığını kontrol edin.</li>
		<li>Dilimleme yazılımında, malzeme parametrelerini saklayın ve modelleri Collector_Flange (Ek Dosya 1 ve Ek Dosya 5) ve Leaflet_Template (Ek Dosya 2) ile değiştirin.</li>
		<li>Flanşı döndürün, böylece düz dairesel yüzey yapı plakasına karşı olur. Ek olarak, broşür şablonunu döndürün, böylece kare yüzey doğrudan yapı plakasına yerleştirilir.</li>
		<li>Flanşı işaretleyin ve modeli adım 1.1.4'teki gibi çarpın. Yapı plakasındaki flanş modelinin 1 kopyasını ve 1 orijinalini almak için Tip 1.</li>
		<li>Broşür modelini işaretleyin ve 1.1.4'te açıklanan adımları izleyerek toplam dokuz broşür modeli almak için 8 ile çarpın.</li>
		<li>Dilim kalınlığını 0,1 mm'ye, duvar kalınlığını 1 mm'ye, dolgu yoğunluğunu %80'e ayarlayın ve Destek Oluştur kutusunun işaretini kaldırın.</li>
		<li>Dilimle düğmesini tıklatın | Yeni yazdırma dosyasını bir USB sürücüsüne kaydetmek için Çıkarılabilir'e Kaydet.</li>
		<li>İletken PLA'yı yazıcıya yükleyin ve yazdırma işlemini başlatın.</li>
		<li>Baskıyı tamamladıktan sonra, modelleri yapı plakasından çıkarın. Broşürün altındaki tek tek filament liflerini, broşür modellerinde mevcutsa (hiçbir destek yapısı kullanılmadığından) bir tel kesici ile dikkatlice çıkarın.</li>
	</ol></li>
	<li>İplik eğirme çözümü DİKKAT: Tetrahidrofuran (THF) ve dimetilformamid (DMF), solunmaması veya cilde temas etmemesi gereken zararlı çözücülerdir. Solvente dayanıklı eldivenler ve koruyucu gözlükler kullanırken bunları kullanırken kesinlikle tavsiye edilir. Onları kullanırken, son derece uçucu oldukları için bir egzoz kaputunun altında çalışın.<ol>
<li>Egzoz davlumbazının altına bir ölçek yerleştirin ve üzerine 200 mL'lik bir vidalı kapaklı cam şişe yerleştirin. Ölçeği daral.</li>
		<li>Cam şişeye 50 mL DMF ve 50 mL THF dökün. Çözücülerin ağırlığına dikkat edin.</li>
		<li>Şişenin içine manyetik bir çubuk yerleştirin, şişeyi manyetik bir karıştırıcıya yerleştirin ve açın.</li>
		<li>Belirtilen ağırlığı 0,15 (= %15 w/v) ile çarpın ve karşılık gelen miktarda poliüretanı (PU) çözücü karışımını içeren cam şişeye yavaşça aktarın (DIN 1310).</li>
		<li>Şişeyi kapatın ve homojen bir çözelti elde etmek için oda sıcaklığında en az 12 saat karıştırın.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Elektrospinning kurulumu
<ol><li>Meclis NOT: Sunulan toplayıcı ile oluşturulan broşür iskeleleri nispeten küçük olduğundan, isteğe bağlı olarak büyük çaplı bir tambur mandrel (D: 110 mm) kullanılması önerilir. Bu, mikroskobik, biyouyumluluk ve biyomekanik değerlendirme için faydalı olacak daha büyük, çok katmanlı iskelelerin oluşturulmasına izin verir.<ol>
<li>3D baskılı parçaları ve altı adet M3 x 15 vidayı kullanarak kolektörü monte edin.</li>
		<li>Metal çubukları flanşlardan birine sabitlemek için üç vida kullanın.</li>
		<li>Metal çubuklar arasında bir Specimen_mount_B kaydırın. Şablonların boşluklarının flanşın ters yönünde olduğundan emin olun.</li>
		<li>Specimen_mount_B üç yuvasını kalp kapağı broşür şablonlarıyla doldurun.</li>
		<li>Specimen_mount_A üste yerleştirin ve boşlukları şablonlarla doldurun.</li>
		<li>Başka bir Specimen_mount_A kaydırın ve boşlukları şablonlarla doldurun.</li>
		<li>İkinci Specimen_mount_B en üste koyarak şablonları düzeltin.</li>
		<li>İkinci flanşı üstüne yerleştirin ve sabitlemek için M3 vidalarını kullanın. NOT: Broşür şablonlarının hepsinin aynı yöne (broşürün düz kenarının metal çubuklara paralel olarak) yönlendirildiğinden emin olun.</li>
		<li>Birleştirilmiş broşür toplayıcıyı elektrospinning kurulumuna yerleştirin ve flanşları motor eksenine (yani M6 vidaları ve kanat somunları) sıkıca sabitleyin (Şekil 1). DİKKAT: İletken PLA normal PLA'dan daha kırılgan olduğundan, yapışmayı önlemek için malzemeye baskı uygulayan cıvataları sabitlerken 1,4 Nm'de bir tork anahtarı kullanın.</li>
		<li>Kollektörden 30 cm uzağa bir iğne tutucu yerleştirin.</li>
		<li>İğne tutucusunda düz bir uçla 14 gauge (G) bir iğneyi sabitleyin ve toplayıcının ekseninin yüksekliğine sabitleyin.</li>
		<li>İğnenin Luer kilit portuna esnek, solvente dayanıklı (örneğin, politetrafloroetilen (PTFE)) bir tüp bağlayın. NOT: DMF ve THF birçok plastiği çözer. Bu çözücülerle çalışırken çözücüye dayanıklı malzemelerin, örneğin metal ve cam aletlerin kullanılması gerekir. Plastik aletler gerektiğinde (örneğin, şırınga veya boru), çözücüye dayanıklı malzemeler kullandığınızdan emin olun.</li>
		<li>Polimer dolgulu şırınganın daha sonra bağlanması için tüpü şırınga pompasına yönlendirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Güç kaynağı ünitesinin (PSU) bağlantısı DİKKAT: Kurulum sırasında, güç kaynağının ana güç kaynağıyla bağlantısının kesildiğinden emin olun.<ol>
<li>Güç kaynağının anot ve katotuna iki ekranlı, yüksek voltajlı kablo bağlayın.</li>
		<li>Bir timsah klipsi kullanarak, katoda (- kutup) bağlı kabloyu 14 G iğnesine bağlayın. Klips ve iğne arasındaki bağlantıyı kontrol edin. Ardından, yüksek voltajlı kabloyu yönlendirin, böylece paraziti önlemek için eğirme alanının dışına çıkar.</li>
		<li>Bir timsah klipsi ve ikinci yüksek voltaj kablosu kullanarak toplayıcıyı anoda (+ kutup) bağlayın. Kollektörün flanşında temas oluşturmak için sıyrılmış kablo kullanarak bir kontak halkası veya kayar kontak kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Şırınganın hazırlanması NOT: Bu adım, eğirme işlemi başlamadan hemen önce gerçekleştirilmelidir.<ol>
<li>20 mL'lik bir Luer-lock şırıngasını adım 1.2'de hazırlanan eğirme çözeltisiyle doldurun.</li>
		<li>Şırıngayı çözücüye dayanıklı tüpe bağlayın ve iğnenin ucunda bir damlacık görünene kadar çözeltiyi manuel olarak boru sistemine itin.</li>
		<li>Şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin. Pompayı açtıktan sonra, aşağıdaki parametreleri girin: çap: 19.129 mm; hacim: 5 mL; hız 3 mL / s.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Elektrospinning işlemi
<ol><li>Motor test çalışması NOT: Toplayıcının 3B baskı kullanarak üretilmesi, toplayıcının merkez dışı hareketine neden olabilir. Bu nedenle, daha düşük devir hızlarına sahip, ancak yüksek voltaj içermeyen bir test çalışması şiddetle tavsiye edilir.<ol>
<li>Bilgisayardaki simgeyi çift tıklatarak motor kontrol yazılımını açın.</li>
		<li>Bağlan düğmesine tıklayarak motor kontrolüne bağlanın .</li>
		<li>Bağlandıktan sonra, Profil hızı çalışma modunu seçin ve ekranın sol üst köşesinde bulunan İşlem sekmesine tıklayın.</li>
		<li>Kırmızı çizgiyle çerçevelenmiş Hızlı durdurma düğmesinin altındaki Profil hızı sekmesini seçin. Aşağıdaki ayarları yazın: Hedef hız: 200 rpm; profil ivmeleme: 100; profil yavaşlaması: 200; hızlı durak: 5000. NOT: Dönme yönü iğne tarafında yukarı doğru olmalıdır, bu da "hedef hız" alanındaki işareti "+" dan "-" ye değiştirerek ayarlanabilir.</li>
		<li>Test çalışmasını başlatın ve toplayıcıda herhangi bir dengesizlik olup olmadığını denetleyin. Toplayıcı sorunsuz çalışıyorsa, protokole devam edin. Aksi takdirde, motoru durdurun ve toplayıcıyı adım 2.1.9'da açıklandığı gibi yeniden ayarlayın.</li>
		<li>Etkin düğmeyi tıklatarak motoru durdurun ve Hedef hızı 2.000 rpm olarak değiştirin.</li>
	</ol></li>
	<li>Üretim süreci NOT: Elektrospinning, çevresel parametrelere yüksek bağımlılığı olan bir işlemdir. 21-24 °C arasındaki bir sıcaklıkta %15-20 bağıl nem arasında optimum elektrospinning sonuçları elde edildi.<ol><li>Birinci Katman NOT: Kurulum aşamasında, iğnenin ucunda kurutulmuş bir PU damlacığı oluşmuş olabilir. Gerekirse uzun, iletken olmayan bir alet kullanarak damlacığı çıkarın.<ol>
<li>Motor kontrol yazılımında, motoru açmak için Çalıştırmayı Etkinleştir düğmesine tıklayın.</li>
			<li>Yüksek voltajlı güç kaynağını açın ve hem anot hem de katot için voltajı ayarlayın: eksi kutup (iğne): 18 kV; artı kutup (kollektör): 1,5 kV.</li>
			<li>Şırınga pompasını 3 mL/s akış hızında çalıştırın.</li>
			<li>Bir zamanlayıcıyı 20 dakikaya ayarlayın.</li>
			<li>Terzi konisinin oluşumu için iğne ucunu gözlemleyin. İğne ucundaki koninin şekline bağlı olarak, katottaki voltajı, kararlı bir terzi konisi kurulana kadar ±100 V'luk artışlarla ayarlayın. NOT: Damla asılıysa, voltaj çok düşüktür. Bununla birlikte, kararsız akış, voltajın çok yüksek ayarlandığını gösterebilir.</li>
			<li>Cusp şablonlarının liflerle yeterince kaplanması için 20 dakika bekleyin.</li>
			<li>Şırınga pompasını kapatın.</li>
			<li>Güç düğmesini çevirerek PSU'yu kapatın.</li>
			<li>Motor kontrol yazılımındaki Anahtarı etkinleştir düğmesini tıklatarak motoru durdurun. DİKKAT: Sistemdeki hareketli parçaların yaralanmasını önlemek için, test odasını açmak için toplayıcı tamamen durana kadar bekleyin.</li>
		</ol></li>
		<li>İkinci Katman<ol>
<li>Motor kontrol yazılımında, giriş alanı Hedef hızını 10 rpm'ye değiştirin.</li>
			<li>3.2.1.1-3.2.1.9 arasındaki adımları yineleyin.</li>
		</ol></li>
		<li>Üçüncü Katman NOT: İskeleler tamamen kurumadan önce, mekanik strese karşı son derece hassastırlar. 3.2.3.2-3.2.3.6 adımlarını uygularken çok dikkatli olun. Bu adımlar sırasında iskelelere / liflere dokunmaktan kaçının, çünkü iskele işe yaramaz hale gelebilir.<ol>
<li>Kollektör flanşlarını motor eksenine bağlayan vidaları dikkatlice açın ve broşür toplayıcıyı (Şekil 2B) elektrospinning cihazından çıkarın.</li>
			<li>Bir neşter kullanarak, elektrospun liflerini her bir broşür şablonunun dış konturu boyunca kesin (Şekil 2C).</li>
			<li>Kollektörün bir tarafındaki flanşı çıkarın.</li>
			<li>3B baskılı ekleri dışarı çekin ve broşür şablonlarını iletken olmayan üçgen tutuculardan ayırın.</li>
			<li>Tüm broşür şablonlarını 90° döndürün ve toplayıcıyı yeniden birleştirin.</li>
			<li>Kollektörü elektrospinning kurulumuna takın ve sıkıca sabitleyin.</li>
			<li>Yine, eğirme işlemine devam etmeden önce herhangi bir balanssızlık olup olmadığını kontrol edin.</li>
			<li>Motor kontrol yazılımında, giriş alanı Hedef hızını 2.000 rpm'ye değiştirin.</li>
			<li>3.2.1.1-3.2.1.9 arasındaki adımları yineleyin. NOT: Elektrospinning işlemini bitirdikten sonra, borunun tıkanmasını önlemek için borunun ve iğnenin saf DMF ile yıkanması şiddetle tavsiye edilir.</li>
		</ol></li>
		<li>Floresan boyalı iskeleler (opsiyonel) NOT: Floresan boyalar, lifleri geleneksel bir floresan mikroskobu altında görünür kılmak için kullanılır. Bu sadece yöntemi uygularken ve yeni ayarlar uygulandıktan sonra kalite kontrol için gereklidir. Floresan boyaların kullanılması, yerleşik ayarları kullanarak iskele üretilirken önerilmez.<ol>
<li>Adım 1.2'de hazırlanan eğirme çözeltisini ayrı şişelerde üç eşit parçaya bölün.</li>
			<li>Bir ölçek kullanarak, polimer çözeltisinin her gramı (ağırlıkça% 0.1) için 1 mg floresan boya ölçün. Üç floresan boyanın tümü için de tekrarlayın (yani, Floresein, Teksas Kırmızısı, 4',6-diamidino-2-fenilindol [DAPI]).</li>
			<li>Boyayı eğirme çözeltisine ekleyin, şişe kapağını kapatın ve 2-3 saat veya homojenizasyona kadar karıştırın. NOT: Floresan boyaların solmasını önlemek için, eğirme çözeltisini mümkün olduğunca ışıktan koruyun, yani manyetik karıştırıcının üzerine opak bir kapak yerleştirerek. Floresan boyalı iskeleler için süreç, adım 3.2.1-3.2.3'te açıklanan standart prosese çok benzer.</li>
			<li>Adım 3.2.1'de, standart şırıngayı ilk floresan boyayı içeren eğirme çözeltisiyle doldurulmuş bir şırınga ile değiştirin.</li>
			<li>Adım 3.2.2'de, şu anda kullanılan boru ve iğneyi yenileriyle veya temizlenmiş olanlarla değiştirin. Daha sonra, şırınga pompasına ikinci floresan boyayı içeren eğirme çözeltisi ile bir şırınga yerleştirin.</li>
			<li>Adım 3.2.3'te yine, boruyu ve iğneyi yenileriyle veya temizlenmiş olanlarla değiştirin ve şırıngayı üçüncü floresan boyayı içeren eğirme çözeltisi ile doldurulmuş bir iğneyle değiştirin. NOT: Üretim sürecinde gecikmeyi önlemek için, üç set boru ve iğne kullanmak faydalıdır. Alternatif olarak, tüp ve iğne, sistemde floresan boya içeren hiçbir eğirme çözeltisi kalmayıncaya kadar katmanların üretimi arasında THF ve DMF ile iyice yıkanabilir.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>4. Son işleme ve numune alımı
<ol><li>Son işlem iskeleleri<ol>
<li>Kollektörü elektrospinning cihazından çıkarın.</li>
		<li>Bir neşter kullanarak, adım 3.2.3.2'de açıklandığı gibi her şablonu tabanında serbest bırakın.</li>
		<li>Yukarıda açıklandığı gibi toplayıcıyı açın ve şablonları tabandan aşağıya doğru bir tepsiye yerleştirin.</li>
		<li>Tepsiyi gece boyunca 40 °C'de bir kurutma kabinine yerleştirin.</li>
		<li>Numuneler tamamen kuruduktan sonra, fazla lifleri çıkarmak için broşür şablonunun kenarlarını dikkatlice kesmek için bir neşter kullanın.</li>
		<li>Daha sonra, şablonun broşür iskelesini dikkatlice soyun ve daha fazla işlem için bir tepsiye yerleştirin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Van Camp, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+disease+prevention.">Cardiovascular disease prevention.</a> Acta Clinica Belgica. 69 (6), 407-411 (2014).</li><li>Iung, B., Vahanian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+valvular+heart+disease+in+the+adult.">Epidemiology of valvular heart disease in the adult.</a> Nature Reviews Cardiology. 8 (3), 162-172 (2011).</li><li>Fioretta, E. 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=Cardiovascular+tissue+engineering:+From+basic+science+to+clinical+application.">Cardiovascular tissue engineering: From basic science to clinical application.</a> Experimental Gerontology. 117 (1), 1-12 (2019).</li><li>Xue, J., Wu, T., Dai, Y., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning+and+electrospun+nanofibers:+methods,+materials,+and+applications.">Electrospinning and electrospun nanofibers: methods, materials, and applications.</a> Chemical Reviews. 119 (8), 5298 (2019).</li><li>Grande, D., Ramier, J., Versace, D. L., Renard, E., Langlois, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+functionalized+biodegradable+PHA-based+electrospun+scaffolds+meant+for+tissue+engineering+applications.">Design of functionalized biodegradable PHA-based electrospun scaffolds meant for tissue engineering applications.</a> New Biotechnology. 37, 129-137 (2017).</li><li>Tara, 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=Well-organized+neointima+of+large-pore+poly(l-lactic+acid)+vascular+graft+coated+with+poly(l-lactic-co-&#949;-caprolactone)+prevents+calcific+deposition+compared+to+small-pore+electrospun+poly(l-lactic+acid)+graft+in+a+mouse+aortic+implantation+model.">Well-organized neointima of large-pore poly(l-lactic acid) vascular graft coated with poly(l-lactic-co-&#949;-caprolactone) prevents calcific deposition compared to small-pore electrospun poly(l-lactic acid) graft in a mouse aortic implantation model.</a> Atherosclerosis. 237 (2), 684-691 (2014).</li><li>Voorneveld, J., Oosthuysen, A., Franz, T., Zilla, P., Bezuidenhout, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+electrospinning+with+sacrificial+fibers+for+engineered+porosity+and+enhancement+of+tissue+ingrowth.">Dual electrospinning with sacrificial fibers for engineered porosity and enhancement of tissue ingrowth.</a> Journal of Biomedical Material Research. 105 (6), 1559-1572 (2017).</li><li>Kishan, A. P., Cosgriff-Hernandez, 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=Recent+advancements+in+electrospinning+design+for+tissue+engineering+applications:+A+review.">Recent advancements in electrospinning design for tissue engineering applications: A review.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 105 (10), 2892-2905 (2017).</li><li>Sacks, M. S., David Merryman, W., Schmidt, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+biomechanics+of+heart+valve+function.">On the biomechanics of heart valve function.</a> Journal of Biomechanics. 42 (12), 1804-1824 (2009).</li><li>Buchanan, R. M., Sacks, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interlayer+micromechanics+of+the+aortic+heart+valve+leaflet.">Interlayer micromechanics of the aortic heart valve leaflet.</a> Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 13 (4), 813-826 (2014).</li><li>Gensler, 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=3D+printing+of+bioreactors+in+tissue+engineering:+A+generalised+approach.">3D printing of bioreactors in tissue engineering: A generalised approach.</a> PLoS One. 15 (11), 0242615 (2020).</li><li>Grab, 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=Customized+3D+printed+bioreactors+for+decellularization-High+efficiency+and+quality+on+a+budget.">Customized 3D printed bioreactors for decellularization-High efficiency and quality on a budget.</a> Artificial Organs. 45 (12), 1477-1490 (2021).</li><li>Huang, J., Koutsos, V., Radacsi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+FDM+3D-printed+modular+electrospray/electrospinning+setup+for+biomedical+applications.">Low-cost FDM 3D-printed modular electrospray/electrospinning setup for biomedical applications.</a> 3D Printing in Medicine. 6 (1), 8 (2020).</li><li>Fukunishi, T., 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=Preclinical+study+of+patient-specific+cell-free+nanofiber+tissue-engineered+vascular+grafts+using+3-dimensional+printing+in+a+sheep+model.">Preclinical study of patient-specific cell-free nanofiber tissue-engineered vascular grafts using 3-dimensional printing in a sheep model.</a> Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 153 (4), 924-932 (2017).</li><li>Jana, S., Lerman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+tissue+engineering+of+a+trilayered+leaflet-shaped+tissue+construct.">In vivo tissue engineering of a trilayered leaflet-shaped tissue construct.</a> Regenerative Medicine. 15 (1), 1177-1192 (2020).</li><li>Hasan, 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=Electrospun+scaffolds+for+tissue+engineering+of+vascular+grafts.">Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts.</a> Acta Biomaterialia. 10 (1), 11-25 (2014).</li><li>Wang, X., Ding, B., Yu, J., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+fabrication+of+two-dimensional+spider-web-like+gelatin+nano-nets+via+electro-netting.">Large-scale fabrication of two-dimensional spider-web-like gelatin nano-nets via electro-netting.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 86 (2), 345-352 (2011).</li><li>Yang, G. -. Z., Li, H. -. P., Yang, J. -. H., Wan, J., Yu, D. -. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+working+temperature+on+the+formation+of+electrospun+polymer+nanofibers.">Influence of working temperature on the formation of electrospun polymer nanofibers.</a> Nanoscale Research Letters. 12 (1), 55 (2017).</li><li>Ekaputra, A. K., Prestwich, G. D., Cool, S. M., Hutmacher, 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=Combining+electrospun+scaffolds+with+electrosprayed+hydrogels+leads+to+three-dimensional+cellularization+of+hybrid+constructs.">Combining electrospun scaffolds with electrosprayed hydrogels leads to three-dimensional cellularization of hybrid constructs.</a> Biomacromolecules. 9 (8), 2097-2103 (2008).</li><li>Motta, S. E., 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=Geometry+influences+inflammatory+host+cell+response+and+remodeling+in+tissue-engineered+heart+valves+in-vivo.">Geometry influences inflammatory host cell response and remodeling in tissue-engineered heart valves in-vivo.</a> Scientific Reports. 10 (1), 19882 (2020).</li><li>Masoumi, N., 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=Tri-layered+elastomeric+scaffolds+for+engineering+heart+valve+leaflets.">Tri-layered elastomeric scaffolds for engineering heart valve leaflets.</a> Biomaterials. 35 (27), 7774-7785 (2014).</li><li>Jana, S., Lerman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior+of+valvular+interstitial+cells+on+trilayered+nanofibrous+substrate+mimicking+morphologies+of+heart+valve+leaflet.">Behavior of valvular interstitial cells on trilayered nanofibrous substrate mimicking morphologies of heart valve leaflet.</a> Acta Biomaterialia. 85, 142-156 (2019).</li><li>Jana, S., Franchi, F., Lerman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trilayered+tissue+structure+with+leaflet-like+orientations+developed+through+in+vivo+tissue+engineering.">Trilayered tissue structure with leaflet-like orientations developed through in vivo tissue engineering.</a> Biomedical Materials. 15 (1), 015004 (2019).</li><li>Zhou, Y., Chyu, J., Zumwalt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+of+fabrication+of+cell+scaffold+by+electrospinning+technique+for+articular+cartilage+tissue+engineering.">Recent progress of fabrication of cell scaffold by electrospinning technique for articular cartilage tissue engineering.</a> International Journal of Biomaterials. 2018, 1953636 (2018).</li><li>Zamani, M., Shakhssalim, N., Ramakrishna, S., Naji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning:+application+and+prospects+for+urologic+tissue+engineering.">Electrospinning: application and prospects for urologic tissue engineering.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 8, 579925 (2020).</li><li>Heilingoetter, A., Smith, S., Malhotra, P., Johnson, J., Chiang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+Electrospinning+for+Tissue+Engineering+in+Otolaryngology.">Applications of Electrospinning for Tissue Engineering in Otolaryngology.</a> Annals of Otology, Rhinology &amp; Laryngology. 130 (4), 395-404 (2020).</li><li>Xue, J., Xie, J., Liu, W., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibers:+new+concepts,+materials,+and+applications.">Electrospun nanofibers: new concepts, materials, and applications.</a> Accounts of Chemical Research. 50 (8), 1976-1987 (2017).</li></ol>

Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.

Açıklanan protokol, (kardiyovasküler) doku mühendisliği alanında iki yenilik sunmaktadır: elektrospinning için tamamen 3D baskılı hayaletlerin düşük maliyetli üretimi ve uyarlanabilir, çok katmanlı kalp kapağı broşürleri üretmek için çok yönlü bir toplayıcının kullanılması.
Son zamanlarda, 3D baskı, biyoreaktörler veya üretim ve test kurulumları gibi laboratuvar ekipmanlarının üretimi için değerli bir araç haline gelmiştir11,12. Bu nedenle, bu çalışmada sunulan elektrospinning kurulumunun kısa sürede ve uygun bir bütçeyle üretilmesi mümkün olmuştur (Tablo 1). Bu, 3D baskı13 kullanarak elektrospinning kurulumlarının düşük maliyetli üretimi için önceki bulgularla aynı doğrultuda kalmaktadır.
Dahası, yazarların bilgisinin en iyisine göre, kalp kapağı broşürleri için bir elektrospinning toplayıcı oluşturmak için iletken bir 3D baskı malzemesi ilk kez kullanıldı. Şimdiye kadar, 3D baskılı kolektörler ya metal lazer sinterleme14 ile üretildi ya da iletken olmayan polimer baskı ve ardından iletken kaplama15 ile son işlem kullanıldı. Bu yeni yaklaşımın aksine, bu prosedürler daha pahalı oldukları, çok daha uzun sürdükleri veya daha fazla el emeği gerektirdikleri için önemli bir dezavantaja sahiptir.
Elektrospinning, oluşturulan liflerin morfolojisini etkileyen çok sayıda değişkene bağlıdır. Piyasada farklı ticari elektrospinning kurulumları mevcut olmasına rağmen, birçok araştırma grubu kendi özel ihtiyaçlarını karşılamak için son derece kişiselleştirilmiş kurulumlar kullanmaktadır16. Bunu dikkate alarak, bu protokolde açıklanan değerlerin (voltaj, mesafe ve dönme hızı) bireysel kurulumlar için uyarlanması gerekebilir ve sabit değerler yerine bir başlangıç noktası olarak görülmelidir. Ayrıca, çevresel parametrelerin elektrospinning sonuçları üzerinde önemli bir etkiye sahip olabileceği bilinmektedir17,18. Bu nedenle, elektrospinning makinesinde en azından sıcaklık ve nemin kontrol edilmesi şiddetle tavsiye edilir. 21-24 °C arasındaki bir sıcaklıkta %15-20 bağıl nem arasında optimum elektrospinning sonuçları elde edildi. Bu protokolü takip etmek için aşağıdaki ekipman gereklidir: yaklaşık 300 g ağırlığındaki bir kolektörü 2.000 rpm'lik bir devir hızına hızlandırabilen bir motor, 1-3 mL/s'lik küçük hacimli akış hızlarına uygun bir şırınga pompası ve ±20 kV doğru akım (DC) yeteneğine sahip çift kutuplu bir güç kaynağı ünitesi.
Önceki çalışmalara paralel olarak, elektrospun iskelelerinin fibröz yapısını floresan mikroskopi19 ile görselleştirmek mümkün olmuştur. İskelenin çok katmanlı yapısını, değişen lif yönelimleri de dahil olmak üzere başarılı bir şekilde göstermek mümkündü. Özellikle çok katmanlı veya çok sayıda malzeme ile çalışırken, floresan boyaların tanıtılması, sıkı kalite kontrolü için standart bir prosedür olarak düşünülmelidir. Parametrelerdeki veya iş akışı protokolündeki değişikliklerden sonra sonuçların görsel değerlendirmesini geliştirebilir. İn vivo veya in vitro değerlendirmede kullanılacak iskelelerde boya uygulaması önerilemez. Bu, yerleşik analitik yöntemlerle etkileşimi önlemek için önemlidir.
Doğal kalp kapağı morfolojisini taklit etmek, kalp kapağı protezi olarak kullanılmak üzere doku mühendisliği yapılmış bir replikanın üretilmesi açısından büyük önem taşımaktadır (Şekil 4B). Spesifik valf geometrisinin in vivo tadilat20 üzerinde yüksek bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Bu bağlamda, elektrospinning için broşür geometrisinin 3D baskısı, yinelemelerin uygulanması kolay ve hızlı olduğu için avantajlıdır. Kişiselleştirilmiş kapak geometrilerinin üretimi bile düşünülebilir ve daha sonra, örneğin öğretim amacıyla, kalp kapağı anormalliklerinin bireysel ve kişiselleştirilmiş 3D modellerinin geliştirilmesi mümkündür.
Doku mühendisliği kalp kapağı özelliklerinin daha da iyileştirilmesi, mevcut araştırma çabalarının merkezinde yer almaktadır, çünkü birkaç araştırma grubu, tanımlanmış lif yönelimlerine sahip çok katmanlı iskeleler geliştirmek için çalışmıştır. Masoumi ve ark. kalıplanmış bir poligliserol sebatat tabakasından ve elektrospun polikaprolakton (PCL) fiber paspaslardan imal edilmiş kompozit iskeleler21. Böylece, bir mikrofabrikasyon poligliserol sebatat tabakası ile ayrılmış iki yönelimli elektrospun katmanından üçlü bir tabaka oluşturulabilir. Bununla birlikte, eldeki iskelelerin aksine, ne 3D şeklindeydiler ne de orta katmanı (spongiosa) yeterince taklit ediyorlardı. Biyoesinlenmiş doku mühendisliği kalp kapağı üretmeye yönelik başka bir yaklaşım Jana ve ark.22,23 tarafından takip edilmiştir. PCL bazlı elektrospinning için alüminyum toplayıcılar kullanarak yönlendirilmiş elyaflara sahip üç katmanlı iskeleleri başarıyla ürettiler. Yine, bu iskeleler de morfolojik kusurlar sundu, çünkü sadece 2D bir görünüme sahiplerdi ve son iskele sözcüler tarafından istila edildi.
Protokol, 3D, üç katmanlı kalp kapağı broşürlerinin nasıl üretildiği hakkında ayrıntılı bilgi verse de, gerçek bir kalp kapağı protezi oluşturmak için gereken birkaç adım daha vardır. Burada anlatılan broşürler için 24 mm çapında stent önerilir. Kullanılan stentin tamamlayıcısı olan broşürler, dikiş için ek destek yapıları ile sağlanabilir. Maksimum esneklik sağlamak için, burada gösterilen broşürler belirli bir stent tasarımına göre kişiselleştirilmemiştir. Bu, CAD yazılımını kullanarak şablonu değiştirerek yapılabilir.
Kalp kapağı doku mühendisliği için kullanılmasına rağmen, sunulan yöntem ortopedi24, üroloji25, kulak burun boğaz26 ve diğerlerinde elektrospinning kurulumları için kolayca uygulanabilir olacaktır. Sofistike ve / veya kişiselleştirilmiş 3D yapıların üretimi, diğer 3D baskılı koleksiyoncuların uygulanmasıyla mümkündür. Kollektörün malzemesi değişmiş olmasına rağmen, elektrospinning prensibi bozulmadan kalır27. Bu nedenle, farklı polimerlerin kullanımı teorik olarak mümkündür, ancak elektrospinning parametrelerinin ayarlanması gerekli olabilir.
Genel olarak, sunulan protokol, çok katmanlı kalp kapağı broşürleri üretmenin kolay ve uygun maliyetli bir yolunu açıklamaktadır. 3D baskı uygulaması, toplayıcının ve kesici uçların hızlı adaptasyonuna ve modifikasyonuna izin verir. Bu, örneğin metal toplayıcıların karmaşık bir üretim süreci olmadan hastaya özgü protezlerin üretilmesini sağlar. Aynı koşullar altında tek bir çalıştırmada birden fazla örnek oluşturulabilir. Bu nedenle, numuneler üzerinde, gerçek vanayı inşa etmek için (neredeyse) aynı olanlara sahip olma avantajıyla malzeme tahribatlı testler yapılabilir. Bu çalışmada baskı dosyalarının Ek Dosyalar olarak yer alması, çok katmanlı kalp kapağı iskelelerinin ilerlemesini desteklemeyi amaçlamaktadır. Bu yeni elektrospinning tekniği, rejeneratif tıbbın diğer alanları için de yüksek bir potansiyele sahiptir, çünkü modifiye edilmiş koleksiyoncular ve diğer 3D baskılı, eğirme şablonlarının uygulanması kolaydır.

Kardiyovasküler hastalık batı ülkelerinde önde gelen ölüm nedenidir 1. Bu alanda kapsamlı araştırmalar yapılmakla birlikte, dejeneratif kalp kapak hastalığının yükünün önümüzdeki yıllarda daha da artacağı tahmin edilmektedir2. Cerrahi veya girişimsel kalp kapağı replasmanı terapötik bir seçenek olarak mümkündür. Bu noktada, her ikisi de bireysel dezavantajları olan mekanik ve biyoprotez kalp kapakçıkları mevcuttur. Mekanik kapaklar trombojeniktir ve ömür boyu antikoagülasyon gerektirir. Biyolojik kapaklar antikoagülasyon gerektirmese de, yeniden yapılanma eksikliği, yüksek oranda kireçlenme ve eşlik eden bozulmagösterirler 3.
Doku mühendisliği kalp kapakçıkları, vücuda in vivo yeniden modellemeye izin veren mikrofibröz bir iskele sokarak bu dezavantajları ele alabilir. Elektrospinning (ESP), desellülarizasyon, mikro kalıplama, sprey, daldırma kat ve 3D biyobaskı gibi çeşitli yöntemler mevcuttur. Bu yöntemler, belirli özellikler oluşturmak, daha ucuz ve daha hızlı olmak veya sadece alternatif eksikliği nedeniyle seçilebilir. Yöntemler ve malzemeler daha karmaşık yapılar oluşturmak için birleştirilebilir4. Örneğin, ESP, doku mühendisliğinde iskeleler oluşturmak için standart bir teknik olmuştur, farklı malzemelerin kombinasyonuna ve lif çaplarının, lif yönelimlerinin ve gözenekliliklerinin ayarlanmasına izin verir4. Ayrıca, çeşitli son işlem teknikleri, optimize edilmiş doku yeniden modellemesine, gelişmiş hemouyumluluğa ve elektrospun iskelelerinin ayarlanabilir biyolojik bozunmasına izin verir 5,6,7.
Temel ESP, fiber hizalama derecesi ve elde edilen fiber çapları8 üzerinde doğrudan etkisi olan statik veya döner toplayıcılar kullanır. Üretim kısıtlamaları nedeniyle, klasik ESP döner kolektörleri dönen tamburlardan, disklerden, tellerden veya metal çubuklardan oluşur. 3D baskının tanıtılması, geleneksel üretim teknikleriyle sınırlı olmayan daha kişiselleştirilmiş koleksiyoncu geometrilerinin oluşturulmasına izin verir. Bu kişiselleştirme özellikle kalp kapağı broşürleri gibi 3D yapıların oluşturulması için yararlıdır.
İnsan kalp kapak broşürlerinin doğal üç katmanlı (fibroza, spongiosa, ventricularis) mimarisi, dokuların kalp döngüsü sırasında maruz kaldıkları mekanik kuvvetlere ve kesme stresine verdikleri tepkidir 9,10. Lamina fibrozanın lifleri çevresel olarak yönlendirilirken, lamina spongiosa lifleri rastgele hizalanır ve lamina ventrikülaris radyal olarak hizalanır. Bu nedenle, karşılık gelen lif yönelimlerine sahip üçlü bir katmanın, bu valflerin özelliklerini doku mühendisliği yapılmış bir iskelede taklit etmesi önerilmektedir.
İş akışı protokolü, 3D baskı ve elektrospinning kullanarak üç katmanlı, 3D kalp kapağı broşürleri üretmek için yenilikçi bir yöntem açıklar. Ek olarak, her katmanda doğru fiber oryantasyonunu sağlamak için bir kalite kontrol adımı sunulmaktadır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>BTC-FR2.5TN.D09</td>
			<td>ZwickRoell GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Traction engine (Tensile tests)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C5-E Motor Controller</td>
			<td>Nanotec Electronic GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Motor controll unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CH1: CPN 30 kV | 0.3 mA</td>
			<td>iseg Spezialelectronik GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Power Supply Unit Anode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CH1: CPN 30 kV | 0.3 mA</td>
			<td>iseg Spezialelektronik GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Power Supply Unit Kathode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive Composite PLA</td>
			<td>ProtoPasta</td>
			<td></td>
			<td>Conductive PLA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cura 4.7.1</td>
			<td>Ultimaker BV</td>
			<td></td>
			<td>Slicing Software Ultimaker, step 1.1.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI Stock Solution c = 0.1 mg/mL</td>
			<td>Sigma-Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td></td>
			<td>DAPI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Scalpel No. 23</td>
			<td>FEATHER</td>
			<td></td>
			<td>Scalpel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein (C.I. 45350) M 376.28 g/mol</td>
			<td>Carl Roth GmbH + Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Fluorescein</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fume Hood as per DIN 12924 Class 2</td>
			<td>K&#246;ttermann GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Fume Hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica Applicatin Suite X 3.5.5.19976</td>
			<td>Leica Microsystems GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Software for Confocal Laser Scanning Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luerlock Syringe 20 mL</td>
			<td>BD Plastipak</td>
			<td></td>
			<td>Luerlock Syringe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal needle plane 2.50/2.00 x 20 mm</td>
			<td>Unimed S.A.</td>
			<td></td>
			<td>Needle with plane tip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Montage-complet-tubes; inner diameter x outer diameter: 1/16&#34; x 1/8&#34;, length 1.000 mm</td>
			<td>Bohlender GmbH</td>
			<td>F740-28</td>
			<td>Solvent resistant tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylformamide &#8805;99.8%</td>
			<td>Sigma-Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Dimethylformamide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pellethane 2363 80AE</td>
			<td>Velox GmbH Hamburg</td>
			<td></td>
			<td>Polyurethane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLA</td>
			<td>Ultimaker BV</td>
			<td></td>
			<td>PLA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plug&#38;Drive Studio (1.0.4)</td>
			<td>Nanotec Electronic GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Motor operation software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM Evo LS 10</td>
			<td>Zeiss MicroImaging GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Scanning Electron Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SHT 31-D</td>
			<td>Adafruit Industries</td>
			<td></td>
			<td>Temperature and Humidity Sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SolidWorks 2020 CAD Software</td>
			<td>Dassault Syst&#232;mes</td>
			<td></td>
			<td>Commercial CAD Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulforhodamine 101 50 mg</td>
			<td>Sigma - Aldrich&#160;</td>
			<td>S 7635</td>
			<td>Texas Red</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump Model: Fusion 100</td>
			<td>Chemyx Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Syringe Pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TCS SP8 inverted CEL BMi8</td>
			<td>Leica Microsystems GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Confocal Laser Scanning Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>testXpert V11.02</td>
			<td>ZwickRoell GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Software Tensile Test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran &#8805;99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich Chemie GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Tetrahydrofuran</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Type 1511530000202 #980361</td>
			<td>Binder Labortechnik GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Heating Cabinet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultimaker 3 Extended</td>
			<td>Ultimaker BV</td>
			<td></td>
			<td>3D Printer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combining 3d-printing and electrospinning to manufacture biomimetic heart valve leaflets

Elektrospinning, kardiyovasküler doku mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan bir teknik haline gelmiştir, çünkü ayarlanabilir özelliklere sahip (mikro) lifli iskeleler oluşturma imkanı sunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, iletken 3D baskılı toplayıcılar kullanılarak insan kalp kapak broşürlerinin mimari lif özelliklerini taklit eden çok katmanlı iskeleler oluşturmaktır.
Aort kapak çıkıntılarının modelleri, ticari bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. İletken polilaktik asit, 3D baskılı broşür şablonlarını üretmek için kullanıldı. Bu cusp negatifleri, özel olarak tasarlanmış, dönen bir elektrospinning mandreline entegre edildi. İnsan kalp kapakçıklarının lif oryantasyonunu taklit ederek kollektör üzerine üç kat poliüretan döndürüldü. Yüzey ve lif yapısı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile değerlendirildi. Floresan boya uygulaması ayrıca çok katmanlı lif yapısının mikroskobik olarak görselleştirilmesine izin verdi. İskelelerin biyomekanik özelliklerini değerlendirmek için çekme testi yapıldı.
Elektrospinning makinesi için gerekli parçaların 3D baskısı, düşük bir bütçe için kısa sürede mümkün oldu. Bu protokolü takiben oluşturulan aort kapak çıkıntıları üç katmanlıydı, fiber çapı 4.1 ± 1.6 μm. SEM görüntüleme, liflerin eşit dağılımını ortaya koydu. Floresan mikroskobu, farklı hizalanmış liflere sahip ayrı katmanları ortaya çıkardı ve her katman tam olarak istenen lif konfigürasyonuna ulaştı. Üretilen iskeleler, özellikle hizalama yönü boyunca yüksek çekme mukavemeti gösterdi. Farklı toplayıcıların yazdırma dosyaları Ek Dosya 1, Ek Dosya 2, Ek Dosya 3, Ek Dosya 4 ve Ek Dosya 5 olarak kullanılabilir. 
Son derece uzmanlaşmış bir kurulum ve iş akışı protokolü ile, karmaşık fiber yapılara sahip dokuları birden fazla katman üzerinde taklit etmek mümkündür. Doğrudan 3D baskılı toplayıcılar üzerinde dönmek, düşük üretim maliyetleriyle 3D şekillerin üretiminde önemli ölçüde esneklik sağlar.

Bu protokol, kalp kapakçıklarının kardiyovasküler doku mühendisliğinde kullanılmak üzere tasarlanmış üç katmanlı bir broşür iskelesinin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Doğal insan kalp kapağındaki üç katmanın kollajen konfigürasyonunu taklit eder. Her katman, toplam çapı 4.1 ± 1.6 μm olan liflerden oluşur (Şekil 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63604/63604fig01.jpg"> Resim 1: Lif özellikleri. Liflerin analizi: Toplam lif sayısı; μm cinsinden çap: ortalama, mod, standart sapma, minimum çap, maksimum çap. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/63604fig01large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Broşür şablonları Ø 24 mm aort kapak protezine uyacak şekilde tasarlanmıştır (Şekil 2C). Kuruduktan sonra, broşür iskeleleri 3D kalp kapağı ucunun şeklini korudu (Şekil 3A).
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63604/63604fig02.jpg"> Resim 2: Elektrospinning kurulumu. (A) Döner kurulumda monte edilmiş 3D baskılı kolektör; (B) 3D yazdırılabilir toplayıcının CAD render'ı; (C) B'de gösterilen kalp kapağı broşürünün negatif CAD gösterimi; üçgen yakınlaştırılmış kısmı gösterir. Kısaltma: CAD = bilgisayar destekli tasarım. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/63604fig02large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Hizalanmış ve hizalanmamış tabakaları değerlendirmek için SEM görüntüleme kullanıldı (TEMP F3512-21). Fotoğraflar bir iskele üzerinde üç farklı yerde 100x, 500x ve 2.000x büyütmede çekildi. Hizalanmış fiber iskeleler pürüzsüz bir yüzeye ve çevresel yönde sıkı bir oryantasyona sahip olarak ortaya çıkar (Şekil 3B). 2.000x görüntünün fiber oryantasyonuna göre görsel analizi, liflerin birincil hizalamasını doğrular (Şekil 3C). Hizalanmamış fiber iskeleler, hizalanmış liflere kıyasla benzer şekilde pürüzsüz bir yüzey gösterir. Lif oryantasyonu düzensizdir ve lifler arasında birçok belirgin kesişim vardır (Şekil 3D). Daha sonraki görsel analizler, birincil yönelim görünür olmayan liflerin hizalanmadığını doğrular (Şekil 3E).
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63604/63604fig03.jpg"> Resim 3: Elektrospun broşürü ve SEM görüntüleme. (A) Elektrospun çok katmanlı broşür ve 3D baskılı broşür toplayıcı; (B) Hizalanmamış liflerin SEM görüntüsü (büyütme 1.000x); (C) Hizalanmamış liflerin lif oryantasyon analizi; (D) Hizalanmış liflerin SEM görüntüsü (büyütme 1.000x); (E) Hizalanmış liflerin lif oryantasyon analizi. Ölçek çubukları = 10 mm (A), 100 μm (B, D). Kısaltma: SEM = taramalı elektron mikroskobu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/63604fig03large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Floresan boyalı çok katmanlı iskelelerin görüntülenmesinde farklı lif yönelimlerine sahip üç ayrı katman ortaya çıkarılmıştır (Şekil 4D). Alt tabaka (Şekil 4A; mavi), lifler arasında çok az kesişme noktası olan yatay yönde hizalanmış lifleri gösterir. Orta tabaka (Şekil 4B; yeşil), birincil lif oryantasyonu olmayan hizalanmamış lifleri gösterir. Üst katman (Şekil 4C; kırmızı) dik yönde hizalanmış lifleri gösterir. Üst ve alt katmanların görsel analizi, eğirme işlemi sırasında toplayıcının 90° dönüşüne uygun olarak iki katman arasında ortalama 89°'lik bir açı ortaya koymaktadır (Şekil 4E).
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63604/63604fig04.jpg"> Şekil 4: Çok katmanlı iskelenin floresan mikroskopisi. (A) Sol alttan sağ üste doğru birincil yönelimli ilk katmanın floresan görüntüsü; (B) Hizalanmamış lif yönelimli ikinci katmanın floresan görüntüsü; (C) Üçüncü katmanın sağ alttan sol üste doğru birincil yönelimli floresan görüntüsü; (D) Her üç katmanın da tek bir iskelede birleştirilen floresan görüntüsü; (E) Her üç katman için de lif oryantasyon analizi (Katman 1: mavi; Katman 2: yeşil; Katman 3: kırmızı); büyütme = 400x (A-D); ölçek çubukları = 100 μm (A-D). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/63604fig04large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Kalınlık ölçümü 21 numune üzerinde yapıldı (Şekil 5A) (TEMP F3510-21). Tüm örnekler aynı parametreler uygulanarak oluşturuldu. Sıcaklık ve nem sırasıyla 20.3 °C ile 26.1 °C ve %35 ve %55 nem arasında farklılık gösterebilir. Sonuçlar, kalınlıkta dakikada ~ 2.65 μm kalınlığında nispeten doğrusal bir artış gösterdi.
Başka bir deney, eşleşen parametreler altında 60 dakikalık eğirmeden sonra sonuçların tutarlılığını göstermiştir (Şekil 5B). Nem ve sıcaklık sırasıyla% 35 ve% 50 nem ve 20.3 ° C ila 26.1 ° C arasında değişebilir. Sonuçlar 126 ila 181 μm kalınlığında iskelelerdi. Ortalama kalınlık 151.11 ± 13.17 μm idi. Kalınlıktaki artış ortalama olarak dakikada ~ 2.52 μm idi.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63604/63604fig05.jpg"> Şekil 5: Kalınlık ölçümü. (A) İskelelerin her zaman döndürülen kalınlık sayısı; n = 21; Korelasyon katsayısı (r) = 0.653; p** = 0,00132; (B) 60 dakika sonra numunelerin kalınlığı; n = 13; kırmızı çizgi: ortalama. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/63604fig05large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Hizalanmış ve hizalanmamış fiber iskeleler için çekme testleri, çevresel yön boyunca ve ona dik olmak üzere iki yönde gerçekleştirilmiştir. Her harç 15 örnekten oluşuyordu. Örnekler DIN 53504:2017-03'e göre uçak iskelelerinden alınmıştır. Kalınlık, her numunede üç farklı noktada ölçüldü ve mm kare başına maksimum kuvvet değerlerini hesaplamak için kullanıldı.
Kalınlık değerleri 0,03 ile 0,2 mm arasında değişmektedir. Nihai çekme dayanımının karşılaştırılması, hizalanmış fiber iskelelerin oryantasyonları arasında anlamlı bir fark (p < 0.001) ortaya koymuştur (Şekil 6A). İskeleler çevresel yönelim boyunca maksimum 12.26 ± 2.59 N/mm2 mukavemete ulaştı. Çekme dayanımı dik yönde 3.86 ± 1.08 N/mm2'ye düşürüldü.
Hizalanmamış fiber iskeleler, farklı yönler için nihai çekme mukavemetinde hiçbir fark göstermez (F1: 7.19 ± 1.75 N/mm 2, F2: 7.54 ± 1.59 N/mm2; p = 0.60). Hizalanmış fiber iskeleler için kopma anındaki uzamanın karşılaştırmalı analizi, yönler arasındaki distensibilitede anlamlı farklılıklar (p < 0.001) ortaya koymuştur (Şekil 6B). Genişletilebilirlik çevresel yönde %187,01 ± %39,37'ye ulaşırken, dikey yönde %107,16 ± %30,04'e ulaşmıştır.
Buna karşılık, hizalanmamış fiber paspaslar için kopma sırasındaki uzama, her iki yönde de eşit genişletilebilirlik ortaya koymuştur (F1: 269.74 ± % 24.78; F2: 285,01 ± %25,58; p = 0,69). Temsili gerilme-gerinim eğrileri, çekme kuvvetinin uygulandığı yöne bağlı olarak malzemenin davranışında büyük farklılıklar gösterir. Hizalanmamış fiber paspaslar doğrusal elastik davranış gösterirken, hizalanmış fiber paspaslar eksenel yönde doğrusal olmayan bir davranış gösterdi.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63604/63604fig06.jpg"> Şekil 6: Hizalanmış ve hizalanmamış liflerin çekme testleri. (A) Çevresel ve eksenel yönlerde hizalanmış ve hizalanmamış elyaf paspaslar için nihai çekme mukavemeti; n = 15; (B) Hizalanmış ve hizalanmamış fiber paspaslar için çevresel ve eksenel yönlerde kopmada uzama; n = 15; (C) Sırasıyla eksenel ve çevresel yönlerde çekilen, hizalanmış ve hizalanmamış iskelelerin temsili gerilme gerilim eğrileri. (***p < 0,001). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/63604fig06large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td style="min-width: 40px;"></td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;"></td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;"></td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Üretim Metrikleri</td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
		</tr>
<tr>
<td style="min-width: 40px;"></td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Ad</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Malzeme</td>
			<td style="min-width: 60px;">Miktar</td>
			<td style="min-width: 60px;">Toplam Süre</td>
			<td style="min-width: 60px;">Toplam Ağırlık [g]</td>
			<td style="min-width: 60px;">Maliyet [kg başına €]</td>
			<td style="min-width: 60px;">Toplam Maliyet</td>
		</tr>
<tr>
<td style="min-width: 40px;">1</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Specimen_Mount_A</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Düzenli PLA</td>
			<td style="min-width: 60px;">2</td>
			<td style="min-width: 60px;">18:19</td>
			<td style="min-width: 60px;">159</td>
			<td style="min-width: 60px;">51.33 €</td>
			<td style="min-width: 60px;">8.16 €</td>
		</tr>
<tr>
<td style="min-width: 40px;">2</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Specimen_Mount_B</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Düzenli PLA</td>
			<td style="min-width: 60px;">2</td>
			<td style="min-width: 60px;">19:42</td>
			<td style="min-width: 60px;">161</td>
			<td style="min-width: 60px;">51.33 €</td>
			<td style="min-width: 60px;">8.26 €</td>
		</tr>
<tr>
<td style="min-width: 40px;">3</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Kollektör Flanşı</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">İletken PLA</td>
			<td style="min-width: 60px;">2</td>
			<td style="min-width: 60px;">10:40</td>
			<td style="min-width: 60px;">95</td>
			<td style="min-width: 60px;">99,98 €</td>
			<td style="min-width: 60px;">9.50 €</td>
		</tr>
<tr>
<td style="min-width: 40px;">4</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Leaflet_Inlet</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">İletken PLA</td>
			<td style="min-width: 60px;">9</td>
			<td style="min-width: 60px;">05:32</td>
			<td style="min-width: 60px;">31</td>
			<td style="min-width: 60px;">99,98 €</td>
			<td style="min-width: 60px;">3.10 €</td>
		</tr>
<tr>
<td style="min-width: 40px;"></td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;">Toplam</td>
			<td colspan="2" style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;"></td>
			<td style="min-width: 60px;">29.02 €</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: Üretim metrikleri. 3B yazdırılmış parçalar için miktarı, üretim süresini, gereken malzeme miktarını ve maliyetleri belirten tablo. Kısaltma: PLA = polilaktik asit.
Ek Dosya 1: Uyarlanabilir toplayıcı flanşı. Toplayıcı flanşını uyarlamak ve yazdırmak için adım dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/Collector_Flange_adaptable.STEP" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.</a>
Ek Dosya 2: Broşür şablonu. Broşür şablonunu yazdırmak için STL dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/Leaflet_Template.STL" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.</a>
Ek Dosya 3: Örnek montaj A. Örnek montaj A. Baskı için STL dosyası <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/Specimen_Mount_A.STL" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Dosya 4: Örnek montaj B. Numune montajı B. Baskı için STL dosyası <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/Specimen_Mount_B.STL" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Dosya 5: Toplayıcı flanşı. Toplayıcı flanşını yazdırmak için STL dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/Collector_Flange.STL" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.</a>
Ek Dosya 6: Metal çubuğun bağlanması. Bağlantı metal çubukları inşa etmek için teknik çizim. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63604/Connecting_Rod.zip" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Combining 3D-Printing and Electrospinning to Manufacture Biomimetic Heart Valve Leaflets at JoVE.com

Combining 3D-Printing and Electrospinning to Manufacture Biomimetic Heart Valve Leaflets

Sunulan yöntem, üç boyutlu (3D) iskelelerde (örneğin, kalp kapağı broşürleri) biyomimetik lif yapılarının mühendisliği için yenilikçi bir yol sunmaktadır. Şekil ve boyutları belirlemek için 3D baskılı, iletken geometriler kullanıldı. Fiber oryantasyonu ve özellikleri her katman için ayrı ayrı ayarlandı. Tek bir kurulumda birden fazla numune üretilebilir.

Biyomimetik Kalp Kapağı Broşürleri Üretmek için 3D Baskı ve Elektrospinning'i Birleştirme

Electrospinning has become a widely used technique in cardiovascular tissue engineering as it offers the possibility to create (micro-)fibrous scaffolds ...

Oryantasyonlu liflerden oluşan üç katmanlı yapılar insan vücudunun her yerinde bulunabilir. Bu yöntemi uygulayarak, sadece doğal koşulları taklit eden kalp kapağı broşürleri değil, aynı zamanda çeşitli diğer dokular da oluşturulur. Bu, iletken malzemeden 3D baskılı toplayıcıların elektrospinning'de ilk kez kullanılmasıdır, bu da bu işlemi oldukça esnek ve uygun maliyetli kılan bir gerçektir.Başlamak için, STL dosya örneği montajı A'yı ve örnek montajı B'yi dilimleme yazılımına yükleyerek 3B yazdırmayı başlatın. Modelleri döndürün, böylece üçgen yüzeyler yapı plakasına yerleştirilir. Tüm parçaları işaretleyin, sağ tıklayın ve seçilen modelleri çarp'ı seçin.İstenen kopya sayısına bir tane girin ve Tamam'ı tıklatın. Dilim kalınlığını 0,1 milimetreye, duvar kalınlığını bir milimetreye, dolgu yoğunluğunu% 40'a ayarlayın ve destek oluştur kutusunun işaretini kaldırın. Dilimle düğmesini tıklatın ve yazdırma dosyasını bir USB sürücüsüne kaydetmek için çıkarılabilir konuma kaydet'i seçin. Ayarları koruyun ve STL dosyalarını dilimleme yazılımındaki toplayıcı flanşı ve broşür şablonuyla değiştirin.Yazdırmaya başlamadan önce flanşın bir kopyasını ve şablonun sekiz kopyasını oluşturmak için kopyalama aracını kullanın. Baskıyı tamamladıktan sonra, modelleri yapı plakasından çıkarın. Broşür modellerinde varsa, broşürün altındaki tek tek filament liflerini negatif olarak bir tel kesici ile dikkatlice çıkarın.Bir eğirme çözeltisi hazırlamak için, egzoz kaputunun altına bir ölçek yerleştirin. Üzerine 200 mililitrelik bir vidalı kapaklı cam şişe yerleştirin ve ölçeği dardar. Cam şişeye 50 mililitre dimetilformamid ve 50 mililitre tetrahidrofuran dökün.Çözücülerin ağırlığına dikkat edin. Şişenin içine manyetik bir çubuk yerleştirin. Şişeyi manyetik bir karıştırma üzerine yerleştirin ve açın.Homojen bir çözelti elde etmek için oda sıcaklığında karıştırırken karşılık gelen miktarda poliüretanı yavaşça çözücü karışımını içeren cam şişeye aktarın. Daha sonra kapağı kapatın. Toplayıcıyı oluşturmak ve tüm şablonların doğru yönlendirildiğinden emin olmak için 3B yazdırılmış parçaları metal çubuklarla birlikte monte edin.Birleştirilmiş kolektörü elektrospinning kurulumuna yerleştirin ve flanşları motor eksenine sıkıca sabitleyin. Bir timsah klipsi kullanarak, katoda bağlı kabloyu 14 gauge iğnesine bağlayın ve klips ile iğne arasındaki bağlantıyı kontrol edin. Kollektörü bir timsah klipsi ve ikinci yüksek voltaj kablosu kullanarak anoda bağlayın.Kollektörün flanşında temas oluşturmak için bir kontak halkası veya sıyrılmış bir kablo kullanın. 20 mililitre eğirme çözeltisi ile doldurarak bir Luer kilit şırıngası hazırlayın. Şırıngayı çözücüye dayanıklı tüpe bağlayın ve iğnenin ucunda bir damlacık görünene kadar çözeltiyi manuel olarak boru sistemine itin.Şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin. Pompayı açtıktan sonra, çapı 19.129 milimetreye, hacmi beş mililitreye ve hızı saatte üç mililitreye ayarlayın. Motoru çalıştırmayı test etmek için, bağlan düğmesine tıklayarak motor kontrolüne bağlanın.Bağlandıktan sonra, profil hızı çalışma modunu seçin ve ekranın sol üst köşesinde bulunan işlem sekmesine tıklayın. Kırmızı bir çizgiyle çerçevelenmiş hızlı durdurma düğmesinin altındaki profil hızı sekmesini seçin. Ardından hedef hızı 200 RPM, profil ivmesini 100, profil yavaşlamasını 200 ve hızlı durdurma 5.000'i ayarlayın.Test çalışmasını başlatın ve toplayıcıda herhangi bir dengesizlik olup olmadığını denetleyin. Etkin düğmeyi tıklatarak motoru durdurun ve hedef hızı 2.000 RPM olarak değiştirin. Motor kontrol yazılımındaki katmanı üretmek için, motoru açmak üzere çalıştırmayı etkinleştir düğmesine tıklayın.Yüksek voltajlı güç kaynağını açın ve eksi kutup 18 kilovolt ve artı kutup 1,5 kilovolt olacak şekilde hem anot hem de katot için voltajı ayarlayın. Şırınga pompasını saatte üç mililitre akış hızında çalıştırın. Bir Taylor konisinin oluşumu için iğne ucunu gözlemleyin ve iğne ucundaki koninin şekline bağlı olarak, sabit bir Taylor konisi kurulana kadar katottaki voltajı 100 voltluk artışlarla ayarlayın.Güç kaynağı ünitesini, şırınga pompasını ve motoru kapatarak eğirme işlemini durdurun. Ardından, motor kontrol yazılımında hedef hızı 10 RPM olarak değiştirin ve katman üretim işlemini daha önce açıklandığı gibi 20 dakika daha tekrarlayın. İkinci katman eklendikten sonra, toplayıcı flanşlarını motor eksenine bağlayan vidaları dikkatlice açın ve broşür toplayıcıyı elektrospinning cihazından çıkarın.Bir neşter kullanarak, elektrospun liflerini her broşür şablonunun dış konturu boyunca kesin. Kollektörün bir tarafındaki flanşı çıkarın. Ardından 3B baskılı ekleri çıkarın ve broşür şablonlarını iletken olmayan üçgen tutuculardan ayırın.Tüm broşür şablonlarını 90 derece döndürün ve toplayıcıyı yeniden birleştirin. Kollektörü elektrospinning kurulumuna takın ve sıkıca sabitleyin. Yine, motor kontrol yazılımında hedef hızı 2.000 RPM'ye geri döndürün ve üçüncü fiber katmanını eklemek için daha önce açıklandığı gibi katman üretim sürecini 20 dakika boyunca başlatın.Kollektörü elektrospinning cihazından çıkardıktan sonra, numuneleri 40 santigrat derecede bir ısıtma kabininde kurulayın. Numuneler tamamen kuruduktan sonra, fazla lifleri çıkarmak için broşür şablonunun kenarlarını dikkatlice kesmek için bir neşter kullanın. Daha sonra, şablonun broşür iskelesini dikkatlice soyun ve daha fazla kullanım için bir tepsiye yerleştirin.Üç katmanlı bir broşür iskelesi, doğal insan kalp kapağının kollajen konfigürasyonunu taklit eder ve her katman yaklaşık 4.1 mikrometre çapında liflerden oluşur. Taramalı elektron mikroskobu görüntülemesi, pürüzsüz yüzeye ve çevresel yönde sıkı bir yönelime sahip hizalanmış lifleri ortaya çıkarırken, hizalanmamış lifler düzensiz yönelim ve lifler arasında birçok belirgin kesişme gösterdi. Floresan görüntüleme, alt tabakanın, lifler arasındaki çok az kesişme ile yatay yönde hizalanmış liflerden oluştuğunu ortaya koymuştur.Orta katman, birincil fiber oryantasyonu olmayan hizalanmamış lifleri gösterirken, üst katman dik yönde hizalanmış lifleri gösterir. Kalınlık ölçümü, kalınlıkta dakikada yaklaşık 2.65 mikrometrelik doğrusal bir artış gösterir. 60 dakika sonra, kalınlıkta dakikada yaklaşık 2.52 mikrometre artış gözlendi.Hizalanmış fiber iskeleler için çekme testleri, çevresel ve dik oryantasyon boyunca milimetre kare başına yaklaşık 12 ve 3 Newton mukavemete sahiptir. Bununla birlikte, hizalanmamış fiber iskeleler, farklı yönler için çekme mukavemetinde bir fark göstermez. Hizalanmış fiber iskeleler, çevresel ve dik yönde yaklaşık% 187 ve% 107'lik bir genişletilebilirlik ortaya koyarken, hizalanmamış lifler her iki yönde de eşit genişletilebilirlik ortaya koymuştur.Gerilme gerinim eğrileri, hizalanmamış fiber paspasların doğrusal elastik davranış sergilediğini, hizalanmış liflerin ise eksenel yönde doğrusal olmadığını göstermiştir. Oluşturulan broşürler biyolojik ve biyomekanik değerlendirme için kullanılabilir. Bunlardan üçü fonksiyonel bir aort kapağı oluşturmak için monte edildiğinde, çok çeşitli in vitro deneyler yapılabilir.Protokol, diğer araştırmacıların sadece çok katmanlı fiber iskeleler üretmelerini değil, aynı zamanda lifleri yönlendirmelerini de sağlayacaktır. Bu nedenle, birçok farklı doku tipini taklit edebileceklerdir.

Research

JoVE Journal

Medicine

Transplantation of Pulmonary Valve Using a Mouse Model of Heterotopic Heart Transplantation

Heterotopik Kalp Nakli bir Fare Modeli Kullanarak Pulmoner Vana Nakli

Tissue engineered heart valves, especially decellularized valves, are starting to gain momentum in clinical use of reconstructive surgery with mixed ...

Fabrication of Small Caliber Stent-grafts Using Electrospinning and Balloon Expandable Bare Metal Stents

Elektrospinning ve Balon Genişletilebilir Bare Metal stentler Kullanma Küçük Caliber Stent-greft Fabrikasyon

Stent-grafts are widely used for the treatment of various conditions such as aortic lesions, aneurysms, emboli due to coronary intervention procedures and ...

Standardized Technique of Aortic Valve Re-implantation for Valve-sparing Aortic Root Replacement

Aort kapak yeniden implantasyon Vana-tutumlu aort için standart tekniği kök değiştirme

Despite the obvious advantages of the preservation of a normal aortic valve during aortic root replacement, the complexity of valve sparing procedures ...

Combining Volumetric Capnography And Barometric Plethysmography To Measure The Lung Structure-function Relationship

Hacimsel Capnography ve barometrik pletismografisi akciğer yapısı işlev ilişki ölçmek için birleştirme

Tools to measure lung and airways volume are critical for pulmonary researchers interested in evaluating the impact of disease or novel therapies on the ...

Manufacture of a Multi-Purpose Low-Cost Animal Bench-Model for Teaching Tracheostomy

Trakheostomi öğretmek için çok amaçlı düşük maliyetli hayvan Bench-model imalatı

Tracheostomy is one of the most frequent procedures, performed through various techniques in the intensive care unit and emergency situations. Despite ...

Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

Nöroşirürjide Kompleks İntrakraniyal Tümörlerin Çok Renkli 3D Baskısı

Three-dimensional (3D) printing technologies offer the possibility of visualizing patient-specific pathologies in a physical model of correct dimensions. ...

Combining Augmented Reality and 3D Printing to Display Patient Models on a Smartphone

Akıllı Telefonda Hasta Modellerini Görüntülemek için Artırılmış Gerçeklik ve 3D Baskıyı Birleştirme

Augmented reality (AR) has great potential in education, training, and surgical guidance in the medical field. Its combination with three-dimensional (3D) ...

An Image Guided Transapical Mitral Valve Leaflet Puncture Model of Controlled Volume Overload from Mitral Regurgitation in the Rat

Sıçanda Mitral Regurgitation Kontrollü Hacim Aşırı Bir Görüntü Güdümlü Transapical Mitral Kapak BroşürÜ Delinme Modeli

Mitral regurgitation (MR) is a widely prevalent heart valve lesion, which causes cardiac remodeling and leads to congestive heart failure. Though the ...

Creation of a High-Fidelity, Low-Cost, Intraosseous Line Placement Task Trainer via 3D Printing

3D Baskı ile Yüksek Kaliteli, Düşük Maliyetli, İntraosseous Line Placement Görev Eğitmeninin Oluşturulması

The description of procedural task trainers includes their use as a training tool to hone technical skills through repetition and rehearsal of procedures ...