Name: preparation and characterization of graphene-based 3d biohybrid hydrogel bioink for peripheral neuroengineering
Uploaded: 2022-05-16T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of Graphene-Based 3D Biohybrid Hydrogel Bioink for Peripheral Neuroengineering at JoVE.com

تم تطوير الجرافين المستخدم في هذه الدراسة في جامعة كيركلاريلي ، قسم الهندسة الميكانيكية. تم التبرع بها من قبل الدكتور كارابي أوغلو. تم تمويل اختبار سمية الجرافين من قبل مشروع بعنوان "طباعة وتمايز الخلايا الجذعية الوسيطة على طابعات حيوية ثلاثية الأبعاد مع أحبار حيوية مخدرة بالجرافين" (رقم الطلب: 1139B411802273) تم إكماله في نطاق برنامج دعم أطروحة البكالوريوس TÜBİTAK 2209-B-Industry-Oriented Description. تم دعم الجزء الآخر من الدراسة من خلال صندوق الأبحاث المقدم من مشاريع البحث العلمي بجامعة يلدز التقنية (TSA-2021-4713). تم التبرع بالخلايا الجذعية الوسيطة مع GFP المستخدمة في مرحلة التصوير بفاصل زمني بواسطة Virostem Biotechnology. يشكر المؤلفون فريق Darıcı LAB و YTU The Cell Culture and Tissue Engineering LAB على المناقشات المثمرة.

1. زراعة الخلايا الجذعية الوسيطة الهلامية في وارتون
<ol><li>أخرج الخلايا الجذعية الهلامية الوسيطة من وارتون (WJ-MSCs ، من ATCC) من الفريزر -80 درجة مئوية. استزراع WJ-MSCs في وسط DMEM-F12 يحتوي على 10٪ مصل عجل الجنين (FBS) ، و 1٪ Pen-Strep ، و 1٪ L-glutamine في تدفق رقائقي معقم في درجة حرارة الغرفة ، كما هو موضح في Yur...

<ol>
	<li>Kamasak, 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=Peripheral+Nerve+Injuries+and+Physiotherapy.">Peripheral Nerve Injuries and Physiotherapy.</a> Clinical Physiotherapy. 19, (2019).</li><li>Yegiyants, S., Dayicioglu, D., Kardashian, G., Panthaki, Z. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+peripheral+nerve+injury:+A+wartime+review.">Traumatic peripheral nerve injury: A wartime review.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 21 (4), 998-1001 (2010).</li><li>Mushtaq, 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=Frequency+of+peripheral+nerve+injury+in+trauma+in+emergency+settings.">Frequency of peripheral nerve injury in trauma in emergency settings.</a> Cureus. 13 (3), 14195 (2021).</li><li>Allahverdiyev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Basic Principles of Somatic and Stem Cell Culture Systems, 1st Edition. , (2018).</li><li>Allahverdiyev, A. 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=Adipose+tissue-derived+mesenchymal+stem+cells+as+a+new+host+cell+in+latent+leishmaniasis.">Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells as a new host cell in latent leishmaniasis.</a> The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 85 (3), 535-539 (2011).</li><li>Schofield, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+the+spleen+colony-forming+cell+and+the+hemopoietic+stem+cell.">The relationship between the spleen colony-forming cell and the hemopoietic stem cell.</a> Blood Cells. 4 (1-2), 7-25 (1978).</li><li>Goodman, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+Cells+and+Regenerative+Medicine+(Chapter+13).">Stem Cells and Regenerative Medicine (Chapter 13).</a> Goodman's Medical Cell Biology, Fourth Edition. , 361-380 (2021).</li><li>Kaya, T. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineering.">Tissue engineering.</a> International Journal of Medical Sciences. 1 (48), 165-169 (2018).</li><li>Sensharma, P., Madhumathi, R. G., Jayant, R. D., Jaiswal, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomaterials+and+cells+for+neural+tissue+engineering:+Current+choices.">Biomaterials and cells for neural tissue engineering: Current choices.</a> Materials Science and Engineering: C. 7, 1302-1315 (2017).</li><li>H&#246;lzl, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioink+properties+before,+during,+and+after+3D+bioprinting.">Bioink properties before, during, and after 3D bioprinting.</a> Biofabrication. 8 (3), 032002 (2016).</li><li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+nanomaterials+for+tissue+engineering+and+regenerative+nanomedicines:+Recent+advances+and+future+challenges.">2D nanomaterials for tissue engineering and regenerative nanomedicines: Recent advances and future challenges.</a> Advanced Healthcare Materials. 10 (7), 2001743 (2021).</li><li>Shin, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+materials+for+tissue+engineering.">Graphene-based materials for tissue engineering.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 105, 255-274 (2016).</li><li>Chen, M., Qin, X., Zeng, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradation+of+carbon+nanotubes,+graphene,+and+their+derivatives.">Biodegradation of carbon nanotubes, graphene, and their derivatives.</a> Trends in Biotechnology. 35 (9), 836-846 (2017).</li><li>Chen, 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=PAM/GO/Gel/SA+composite+hydrogel+conduit+with+bioactivity+for+repairing+peripheral+nerve+injury.">PAM/GO/Gel/SA composite hydrogel conduit with bioactivity for repairing peripheral nerve injury.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 107, 1273-1283 (2019).</li><li>Chiriac, S., Facca, S., Diaconu, M., Gouzou, S., Liverneaux, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience+of+using+the+bioresorbable+copolyester+poly(DL-lactide-&#949;-caprolactone)+nerve+conduit+guide+Neurolac&#8482;+for+nerve+repair+in+peripheral+nerve+defects:+Report+on+a+series+of+28+lesions.">Experience of using the bioresorbable copolyester poly(DL-lactide-&#949;-caprolactone) nerve conduit guide Neurolac&#8482; for nerve repair in peripheral nerve defects: Report on a series of 28 lesions.</a> Journal of Hand Surgery (European Volume). 37 (4), 342-349 (2011).</li><li>Karaaltin, A. 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=Human+olfactory+stem+cells+for+injured+facial+nerve+reconstruction+in+a+rat+model).">Human olfactory stem cells for injured facial nerve reconstruction in a rat model).</a> Head &amp; Neck. 38, 2011-2020 (2016).</li><li>Bingham, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+therapy+to+promote+limb+function+recovery+in+peripheral+nerve+damage+in+a+rat+model.">Stem cell therapy to promote limb function recovery in peripheral nerve damage in a rat model.</a> Annals of Medicine and Surgery. 41, 20-28 (2019).</li><li>Zhuang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gelatin-methacrylamide+gel+loaded+with+microspheres+to+deliver+GDNF+in+bilayer+collagen+conduit+promoting+sciatic+nerve+growth.">Gelatin-methacrylamide gel loaded with microspheres to deliver GDNF in bilayer collagen conduit promoting sciatic nerve growth.</a> International Journal of Nanomedicine. 11, 1383-1394 (2016).</li><li>Scheib, J., Hoke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+peripheral+nerve+regeneration.">Advances in peripheral nerve regeneration.</a> Nature Reviews: Neurology. 9 (12), 668-676 (2013).</li><li>Yurie, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+efficacy+of+a+scaffold-free+bio+3D+conduit+developed+from+human+fibroblasts+on+peripheral+nerve+regeneration+in+a+rat+sciatic+nerve+model.">The efficacy of a scaffold-free bio 3D conduit developed from human fibroblasts on peripheral nerve regeneration in a rat sciatic nerve model.</a> PLOS ONE. 12 (2), 0171448 (2017).</li><li>Guo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+the+green+florescence+protein+labeling+method+for+tracking+implanted+mesenchymal+stem+cells.">Assessment of the green florescence protein labeling method for tracking implanted mesenchymal stem cells.</a> Cytotechnology. 64 (4), 391-401 (2012).</li><li>Kose, C., Kacar, R., Zorba, A. P., Bagirova, M., Allahverdiyev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+CO2+laser+beam+welded+AISI+316L+austenitic+stainless+steel+on+the+viability+of+fibroblast+cells,+in+vitro.">The effect of CO2 laser beam welded AISI 316L austenitic stainless steel on the viability of fibroblast cells, in vitro.</a> Materials Science and Engineering: C. 60, 211-218 (2016).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-adenine-bridged+molecular+design+approach+toward+non-covalent+functionalized+graphene+by+liquid-phase+exfoliation.">Bio-adenine-bridged molecular design approach toward non-covalent functionalized graphene by liquid-phase exfoliation.</a> Journal of Materials Science. 55, 140-150 (2020).</li><li>Rehman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+graphene+oxide+incorporated+GelMA+hydrogel+promotes+angiogenesis+for+wound+healing+applications.">Reduced graphene oxide incorporated GelMA hydrogel promotes angiogenesis for wound healing applications.</a> International Journal of Nanomedicine. 14, 9603-9617 (2019).</li><li>Bei, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+nanocomposites+for+neural+tissue+engineering.">Graphene-based nanocomposites for neural tissue engineering.</a> Molecules. 24 (4), 658 (2019).</li><li>Othman, S. 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=Alginate-gelatin+bioink+for+bioprinting+of+HeLa+spheroids+in+alginate-gelatin+hexagon-shaped+scaffolds.">Alginate-gelatin bioink for bioprinting of HeLa spheroids in alginate-gelatin hexagon-shaped scaffolds.</a> Polymer Bulletin. 78, 6115-6135 (2021).</li><li>Peng, X. L., Li, Y., Zhang, G., Zhang, F., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalization+of+graphene+with+nitrile+groups+by+cycloaddition+of+tetracyanoethylene+oxide.">Functionalization of graphene with nitrile groups by cycloaddition of tetracyanoethylene oxide.</a> Journal of Nanomaterials. 2013, 841789 (2013).</li><li>Zorba Yildiz, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+therapeutic+approaches+for+peripheral+nerve+damage.">3D therapeutic approaches for peripheral nerve damage.</a> 9th International Molecular Biology and Biotechnology Congress Abstract Book. , (2020).</li><li>Liau, L. L., Ruszymah, B. H. I., Ng, M. H., Law, J. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+and+clinical+applications+of+Wharton's+jelly-derived+mesenchymal+stromal+cells.">Characteristics and clinical applications of Wharton's jelly-derived mesenchymal stromal cells.</a> Current Research in Translational Medicine. 68 (1), 5-16 (2020).</li><li>Yoo, 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=Augmented+peripheral+nerve+regeneration+through+elastic+nerve+guidance+conduits+prepared+using+a+porous+PLCL+membrane+with+a+3D+printed+collagen+hydrogel.">Augmented peripheral nerve regeneration through elastic nerve guidance conduits prepared using a porous PLCL membrane with a 3D printed collagen hydrogel.</a> Biomaterials Science. 22, 1-12 (2020).</li><li>Jansen, K., Meek, M. F., vander Werff, J. F. A., van Wachem, P. B., van Luyn, M. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+regeneration+of+the+rat+sciatic+nerve+through+a+biodegradable+poly+(DL-lactide-&#400;-caprolactone)+nerve+guide:+Tissue+reactions+with+a+focus+on+collagen+III/IV+reformation.">Long-term regeneration of the rat sciatic nerve through a biodegradable poly (DL-lactide-&#400;-caprolactone) nerve guide: Tissue reactions with a focus on collagen III/IV reformation.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 69 (2), 334-341 (2016).</li><li>Pathre, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PTP1B+regulates+neurite+extension+mediated+by+cell-cell+and+cell-matrix+adhesion+molecules.">PTP1B regulates neurite extension mediated by cell-cell and cell-matrix adhesion molecules.</a> Journal of Neuroscience Research. 15, 143-150 (2001).</li><li>Qing, L., Chen, H., Tang, J., Jia, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exosomes+and+their+microRNA+cargo:+New+players+in+peripheral+nerve+regeneration.">Exosomes and their microRNA cargo: New players in peripheral nerve regeneration.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 32 (9), 765-776 (2018).</li></ol>

أصبحت مزايا العلاجات المطبقة مع سقالات 3D الهندسية على طرق 2D التقليدية أكثر وضوحا كل يوم. عادة ما تكون الخلايا الجذعية المستخدمة بمفردها في هذه العلاجات أو جنبا إلى جنب مع السقالات المنتجة من مواد حيوية مختلفة ذات توافق حيوي منخفض وقابلية للتحلل البيولوجي غير كافية في تجديد الأعصاب الطرفي...

ينقسم الجهاز العصبي ، وهو الآلية التي تربط البنية الداخلية للكائن الحي والبيئة ، إلى قسمين: الجهاز العصبي المركزي والمحيطي. تلف الأعصاب الطرفية هو مشكلة عالمية تشكل 1.5٪ -5٪ من المرضى الذين يحضرون إلى قسم الطوارئ ويتطورون بسبب الصدمات المختلفة ، مما يؤدي إلى فقدان كبير للوظيفة1،2،3.
اليوم ، الأساليب الخلوية للهندسة العصبية الطرفية ذات أهمية كبيرة. تأتي الخلايا الجذعية أولا بين الخلايا المستخدمة في هذه الأساليب. في ظل الظروف العادية ، الخلايا الجذعية هي الخلايا المتجددة للجسم ، ولا يتناقص عددها ووظائفها بمرور الوقت لحماية سكانها. هذه الخلايا متخصصة ولكن يمكن أن تتمايز عند التحفيز المناسب استجابة للإصابة 4,5. وفقا لفرضية الخلايا الجذعية ، فإن نظام الخلايا الجذعية يقع تحت تأثير بيئته المكروية ، والتي تسمى مكانة الخلايا الجذعية. إن الحفاظ على الخلايا الجذعية وتمييزها أمر مستحيل دون وجود بيئتها المكروية6 ، والتي يمكن إعادة تشكيلها عن طريق هندسة الأنسجة باستخدام الخلايا والسقالات7. هندسة الأنسجة هي مجال متعدد التخصصات يشمل مبادئ الهندسة والبيولوجيا. توفر هندسة الأنسجة أدوات لإنشاء الأنسجة الاصطناعية التي يمكن أن تحل محل الأنسجة الحية ويمكن استخدامها في تجديد هذه الأنسجة عن طريق إزالة الأنسجة التالفة وتوفير الأنسجة الوظيفية8. يتم إنتاج سقالات الأنسجة ، وهي واحدة من الركائز الأساسية الثلاثة لهندسة الأنسجة ، باستخدام طرق مختلفة من المواد الطبيعية والاصطناعية9. الطباعة ثلاثية الأبعاد (3D) هي تقنية تصنيع مضافة ناشئة تستخدم على نطاق واسع لاستبدال أو استعادة الأنسجة المعيبة من خلال إنتاجها البسيط ولكن متعدد الاستخدامات للأشكال المعقدة باستخدام طرق مختلفة. الطباعة الحيوية هي طريقة تصنيع مضافة تتيح التعايش بين الخلايا والمواد الحيوية ، تسمى bioinks10. بالنظر إلى تفاعل الخلايا العصبية مع بعضها البعض ، تحولت الدراسات إلى المواد الحيوية الموصلة المرشحة مثل الجرافين. تعتبر ألواح الجرافين النانوية ، التي لها خصائص مثل الإلكترونيات المرنة ، والمكثفات الفائقة ، والبطاريات ، والبصريات ، وأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية ، وتخزين الطاقة ، مادة حيوية مفضلة في مجال هندسة الأنسجة11. تم استخدام الجرافين في الدراسات التي تم فيها إجراء تكاثر وتجديد الأنسجة والأعضاء التالفة12,13.
تتكون هندسة الأنسجة من ثلاث لبنات أساسية: السقالة والخلايا وجزيئات الإشارات الحيوية. هناك أوجه قصور في الدراسات حول تلف الأعصاب الطرفية من حيث توفير هذه الهياكل الثلاثة بالكامل. تمت مواجهة مشاكل مختلفة في المواد الحيوية المنتجة والمستخدمة في الدراسات ، مثل احتوائها على الخلايا الجذعية أو جزيئات الإشارات الحيوية فقط ، وعدم وجود جزيء نشط بيولوجيا يمكن من تمايز الخلايا الجذعية ، وعدم التوافق الحيوي للمادة الحيوية المستخدمة ، والتأثير المنخفض على تكاثر الخلايا في مكانة الأنسجة ، وبالتالي ، لا يتم تحقيق التوصيل العصبي بالكامل2،13،14،15،16. وهذا يتطلب تحسين تجديد الأعصاب ، والحد من ضمور العضلات17،18 ، وخلق صاروخ موجهضروري 19 مع عوامل النمو ضد مثل هذه المشاكل. في هذه المرحلة ، يعد توصيف وتحليل النشاط العصبي لنموذج أولي للمادة الحيوية الجراحية ، ليتم نقله إلى العيادة ، أمرا مهما للغاية.
وفقا لذلك ، تبحث دراسة الطرق هذه في نمط هيدروجيل الحبر الحيوي باستخدام ألواح الجرافين النانوية التي شكلتها طابعة حيوية 3D وفعاليتها على التمايز العصبي للخلايا الجذعية التي تحتوي عليها. أيضا ، يتم التحقيق في آثار الجرافين على تشكيل الغلاف العصبي والتمايز.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td> 
			Centrifugal</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td></td>
			<td>Used in cell culture and biomaterial step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.1N CaCl2</td>
			<td>HD Bioink</td>
			<td></td>
			<td>Used for crosslinker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.22 &#181;m membrane filter</td>
			<td>A&#953;s&#953;mo</td>
			<td></td>
			<td>Used for sterilization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.45 &#181;m syringe filter</td>
			<td>A&#953;s&#953;mo</td>
			<td></td>
			<td>Used for sterilization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5mL conic tube</td>
			<td>Eppendorfa</td>
			<td></td>
			<td>Used for bioink drop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15mL Falcon tube</td>
			<td>Nest</td>
			<td></td>
			<td>Used in cell culture step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 cm2 cell culture flasks (Falcon, TPP tissue culture flasks</td>
			<td>Nest</td>
			<td></td>
			<td>Used for cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Bioprinting</td>
			<td>Axolotl Biosystems Bio A2 (Turkey)</td>
			<td></td>
			<td>Bioprinting Step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL Falcon tube</td>
			<td>Nest</td>
			<td></td>
			<td>Used in cell culture step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6/24/48/96 well plates (Falcon, TPP microplates)</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Used in cell culture step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>75 cm2 cell culture flasks (Falcon, TPP tissue culture flasks</td>
			<td>Nest</td>
			<td></td>
			<td>Used for cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti mouse IgG-FTIC-rabbit</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>J1514</td>
			<td>Seconder antibody, used for dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti mouse IgG-SC2781-goat</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>C3109</td>
			<td>Seconder antibody, used for dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au coating device EM ACE600</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td>for gold plating of biomaterial section before SEM imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>NUVE-OT 90L</td>
			<td></td>
			<td>Used for the sterilization process.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>NUVE-OT 90L</td>
			<td></td>
			<td>Used for the sterilization process.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Cultre Cabine</td>
			<td>Hera Safe KS</td>
			<td></td>
			<td>Used for the cell culture process</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle&#39;s Medium/Nutrient Mixture-F12</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>RNBJ7249</td>
			<td>Used as cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEI QUANTA 450 FEG ESEM SEM</td>
			<td>Quanta</td>
			<td>FEG 450</td>
			<td>for SEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum-FBS</td>
			<td>Capricorn</td>
			<td>FBS-16A</td>
			<td>It was used by adding to the cell culture medium.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freezer -80&#176;C</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>MDF-U5386S-PE</td>
			<td>We were used to store cells and the resulting exosomes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatine-Alginate bioink powder</td>
			<td>HD Bioink</td>
			<td></td>
			<td>Used for produced bioink step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GFP labelled-WJ-MSCs</td>
			<td>Virostem</td>
			<td></td>
			<td>Used for imaging to cell-bioink interaction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphene nanoplatelets (Graphene-IGP2)</td>
			<td>Grafen Chemical Industries Co.</td>
			<td></td>
			<td>Used for production 3D-G bioink</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Immunofluorescence antibodies (N-CAD; &#946;-III Tubulin)</td>
			<td>Cell Signalling and Santa Cruz</td>
			<td></td>
			<td>Used for dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JASCO 6600</td>
			<td>Tetra</td>
			<td></td>
			<td>for FTIR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MTT Assay</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td>Viability testing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicilin/Streptomycin Solution</td>
			<td>Capricorn</td>
			<td>PB-S</td>
			<td>It was added to the medium to prevent contamination in cell culture.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thoma slide</td>
			<td>Isolab</td>
			<td></td>
			<td>Used for counting the cell</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Time-Lapse Imaging System</td>
			<td>Zeiss Axio.Observer.Z1</td>
			<td></td>
			<td>Imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tripsin-EDTA</td>
			<td>Multicell</td>
			<td></td>
			<td>The flask was used to remove the cells covering the surface.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vorteks</td>
			<td>Biobase</td>
			<td></td>
			<td>For produced bioink step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WJ-MSCs</td>
			<td>ATCC</td>
			<td></td>
			<td>Used for the cell culture process</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and characterization of graphene-based 3d biohybrid hydrogel bioink for peripheral neuroengineering

يمكن أن تحدث اعتلالات الأعصاب الطرفية نتيجة لتلف المحور العصبي ، وأحيانا بسبب أمراض إزالة الميالين. تلف الأعصاب الطرفية هو مشكلة عالمية تحدث في 1.5٪ -5٪ من مرضى الطوارئ وقد تؤدي إلى فقدان كبير للوظائف. اليوم ، أصبحت الأساليب القائمة على هندسة الأنسجة ، والتي تتكون من السقالات وخطوط الخلايا المناسبة والإشارات الحيوية ، أكثر قابلية للتطبيق مع تطوير تقنيات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد (3D). كثيرا ما تتم دراسة مزيج من المواد الحيوية الهيدروجيل المختلفة مع الخلايا الجذعية أو الإكسوسومات أو جزيئات الإشارات الحيوية للتغلب على المشاكل الحالية في تجديد الأعصاب الطرفية. وبناء على ذلك ، اكتسب إنتاج الأنظمة القابلة للحقن ، مثل الهلاميات المائية ، أو هياكل القنوات القابلة للزرع التي شكلتها طرق الطباعة الحيوية المختلفة أهمية في الهندسة العصبية الطرفية. في ظل الظروف العادية ، الخلايا الجذعية هي الخلايا المتجددة للجسم ، ولا يتناقص عددها ووظائفها بمرور الوقت لحماية سكانها. هذه ليست خلايا متخصصة ولكن يمكن أن تتمايز عند التحفيز المناسب استجابة للإصابة. يقع نظام الخلايا الجذعية تحت تأثير بيئته المكروية ، والتي تسمى مكانة الخلايا الجذعية. في إصابات الأعصاب الطرفية ، وخاصة في المزيج العصبي ، لا يمكن إنقاذ هذه البيئة الدقيقة بالكامل حتى بعد ربط النهايات العصبية المقطوعة جراحيا معا. تزيد المواد الحيوية المركبة ونهج العلاجات الخلوية المدمجة من وظائف المواد وقابليتها للتطبيق من حيث الخصائص المختلفة مثل التحلل البيولوجي والتوافق الحيوي وقابلية المعالجة. وفقا لذلك ، تهدف هذه الدراسة إلى إظهار إعداد واستخدام نمط هيدروجيل حيوي هجين قائم على الجرافين وفحص كفاءة تمايز الخلايا الجذعية إلى خلايا عصبية ، والتي يمكن أن تكون حلا فعالا في تجديد الأعصاب.

سمية الجرافين والتصوير 2D تم إجراء التحليل الإحصائي لنتائج MTT التي تم الحصول عليها باستخدام ANOVA أحادي الاتجاه مع اختبار Tukey في برنامج التحليل الإحصائي ، ويظهر الرسم البياني الذي تم الحصول عليه في الشكل 2. أظهرت نسبة الجرافين مقارنة بالسيطرة انخفاضا معنويا فقط لتر?...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of Graphene-Based 3D Biohybrid Hydrogel Bioink for Peripheral Neuroengineering at JoVE.com

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

في هذه المخطوطة ، نوضح تحضير حبر حيوي هيدروجيل حيوي يحتوي على الجرافين للاستخدام في هندسة الأنسجة المحيطية. باستخدام هذه المادة biohybrid 3D ، يتم تنفيذ بروتوكول التمايز العصبي للخلايا الجذعية. يمكن أن تكون هذه خطوة مهمة في جلب مواد حيوية مماثلة إلى العيادة.

إعداد وتوصيف الحبر الحيوي الهجين الحيوي 3D القائم على الجرافين للهندسة العصبية الطرفية

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

نظام الخلايا الجذعية تحت تأثير مكوناته الهامة. لا يمكن تصور الحفاظ على الخلايا الجذعية وتمييزها دون وجود بيئتها المكروية. تتكون هذه البيئة المكروية ، التي تسمى مكانة الخلايا الجذعية ، من الخلايا والسقالات.يمكن أن يكون الاعتلال العصبي المحيطي وأحيانا ، قد يكون مثل إصابة الضفيرة العضدية ، والصدمات المختلفة ، والورم ، والتشوهات اللاإرادية ، والتعريف المناعي ، وأمراض التمثيل الغذائي. وقد تم تطوير أساليب ثقافة 3D مختلفة لتوفير مكانة أفضل وأكثر طبيعية للخلايا الجذعية. تشكيل كروي والطباعة الحيوية 3D هي طرق جديدة وواعدة نسبيا للثقافات 3D.يمكن أيضا استخدام الطباعة الحيوية 3D في دراسات الهندسة العصبية. وبالتالي ، في هذه الدراسة ، تم تطوير الأحبار الحيوية القائمة على الجرافين والجينات / الجيلاتين ودراستها لخصائصها التجديدية. للبدء ، قم بزراعة الخلايا الجذعية الوسيطة الهلامية من وارتون أو WJMSCs في وسط DMEM F12 الذي يحتوي على 10٪ مصل ربلة الساق الجنينية أو FBS ، و 1٪ قلم / بكتيريا ، و 1٪ L-glutamine تحت تدفق رقائقي معقم في درجة حرارة الغرفة.عندما تكون الخلايا المستزرعة متقاربة بنسبة 80٪ في القارورة ، صب الوسط واغسل الخلايا بخمسة ملليلتر من برنامج تلفزيوني. ثم أضف خمسة ملليلتر من 0.25٪ تربسين و 2.21 مليمول صوديوم EDTA واحتضانها عند 37 درجة مئوية. بعد خمس دقائق ، أضف 10 ملليلتر من وسط DMEM F12 الذي يحتوي على 10٪ FBS إلى الخلايا.تعليق الخلايا ، وجمع الوسيط ونقله إلى أنبوب الطرد المركزي. بعد ذلك ، قم بطرد الخلايا وتخلص من المادة الطافية قبل إعادة زرع الخلايا في قارورة جديدة بوسط مغذي طازج يحتوي على 10٪ FBS. لتحضير الحبر الحيوي لمجموعة التحكم بدون الجرافين ، قم بوزن 4.5 ملليغرام من الجينات و 1.5 ملليغرام من الجيلاتين ونقلها إلى أنبوب طرد مركزي.ثم أضف 50 ملليلتر من وسط DMEM F12 الذي يحتوي على 10٪ FBS إلى الأنبوب. مرة أخرى ، تزن 4.5 ملليغرام من الجينات و 1.5 ملليغرام من الجيلاتين ونقلها إلى أنبوب الطرد المركزي. ثم أضف 50 ميكرولترا من 0.1٪ جرافين إلى الأنبوب واجعل الحجم 50 ملليلتر باستخدام وسط DMEM F12 يحتوي على 10٪ FBS.امزج الأحبار الحيوية عن طريق السحب والدوامة قبل التعقيم عند 121 درجة مئوية تحت 1.5. الضغط الجوي لمدة 20 دقيقة. بعد التعقيم ، قم بالطرد المركزي المحلول لإزالة الفقاعات المشكلة ووضع الأحبار الحيوية عند 37 درجة مئوية حتى يتم تحضير الخلايا.لتفاعل الحبر الحيوي الخلوي، قم بإنشاء مجموعات الحبر الحيوي. تتضمن المجموعة الأولى 3D-B و 3D-G مطبوعة بالحبر الحيوي للطباعة الحيوية. تتضمن المجموعة الثانية الأحبار الحيوية 3D-BS و 3D-GS التي تشكلت عليها كرويات بعد الطباعة الحيوية.بالنسبة إلى المجموعة الأولى، عد الخلايا إلى واحد في 10 أس الخلايا السابعة في 0.5 ملليلتر من الوسط. ثم أضف 4.5 ملليلتر من الحبر الحيوي. انقل الخليط إلى الخراطيش الموجودة في الخزانة المعقمة باستخدام المحاقن.قم بتثبيت الخراطيش في قسم الطارد المقابل في الطابعة الحيوية. بالنسبة للمجموعة الثانية ، خذ خمسة ملليلتر من الحبر الحيوي من كل مجموعة من مجموعات الحبر الحيوي وانقلها إلى خراطيش معقمة بمساعدة حاقن. استخدم الطابعة الحيوية مع رأسي طباعة متحدي المحور وتقنية البثق التي تعمل بالهواء المضغوط.اضبط دقة XYZ لكل خطوة صغيرة على 1.25 ميكرومتر ، وعرض البثق على 400 ميكرومتر ، وارتفاع البثق على 200 ميكرومتر. استخدم شبكة 20 × 20 × 5 ملم لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد. إنشاء نماذج 3D باستخدام برامج CAD مفتوحة المصدر على شبكة الإنترنت.بالنسبة لعملية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد ، اضبط متوسط ضغط الطابعة على 7.5 رطل / بوصة مربعة. ثم اضبط الخرطوشة ودرجة حرارة السرير على 37 درجة مئوية والسرعة على 60٪ ضع النظام في وضع المنزل أثناء مرحلة الكتابة. ضع المحاور تلقائيا وحدد الطارد واضبطه قبل بدء عملية الطباعة الحيوية.بعد الطباعة ، قم بإزالة العينة ووضعها تحت خزانة التدفق الصفحي. بعد ذلك ، قم برش الأحبار الحيوية بمحلول كلوريد الكالسيوم العادي 0.1 أو أضف محلول ملليلتر واحد مع ماصة في درجة حرارة الغرفة وانتظر لمدة 10 إلى 20 ثانية. ثم اغسل الأنماط المطبوعة مرتين باستخدام برنامج تلفزيوني يحتوي على الكالسيوم والمغنيسيوم.أضف ملليلتر من وسط DMEM F12 مع 10٪ FBS فوق كل خلية تحتوي على مجموعة حبر حيوي واحتضان الألواح عند 37 درجة مئوية مع 5٪ ثاني أكسيد الكربون لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك ، أضف ملليلتر من وسط التعليق الذي يحتوي على واحد × 10 إلى الخلايا السادسة لكل مجموعة واحتضان الألواح. بعد 24 ساعة ، راقب وصور جميع دفعات الحبر الحيوي لتشكيل كروي تحت مجهر مقلوب لتمايز WJMSCs إلى خلايا شبيهة بالخلايا العصبية باستثناء المجموعة الضابطة.أضف ملليلتر من وسط التمايز العصبي لكل بئر وقم بالتحديث كل يومين. اتبع لمدة سبعة أيام لمراقبة التمايز العصبي. بعد ذلك ، باستخدام التصوير الفاصل الزمني ، افحص آثار الجرافين على الخلايا الجذعية وراقب تفاعلات الخلايا داخل الحبر الحيوي.يوضح هنا تأثير تركيز الجرافين على تكاثر الخلايا. بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، لوحظ انخفاض معنوي لتركيز الجرافين 0.001٪. لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية بين المجموعات الأخرى والسيطرة.أظهرت تفاعلات الجرافين الخلوي أن الجرافين تم تحمله في نظام 2D وتم أخذه من قبل الخلايا من خلال التداخل الخلوي. أظهر التصوير الفاصل الزمني أن الخلايا التي نجت في وسط الجرافين 3D حافظت على حيويتها من خلال سطوع GFP حتى نهاية الحضانة. يتم عرض صور SEM وتحليل FIIR لمجموعات الحبر الحيوي 3D-B و 3D-G هنا.تم عرض تفاعلات خلايا الحبر الحيوي على السطح وداخليا. كانت الخلايا مستديرة شكليا ومتصلة بالمادة. في التمايز العصبي 3D ، اعتبر أن حدود الخلايا الكروية في كلا المجموعتين كانت شفافة وحيوية ، وكانت الكرويات في مجموعة الجرافين أكبر نسبيا وحاصرت الجرافين داخل الخلية.يظهر هنا التلوين المناعي للخلايا 2D و 3D. تمثل الصور الخضراء تراكيب شبيهة بالخلايا العصبية. عبرت عينة التحكم الإيجابية 2D عن عدد أقل من علامات البنية الشبيهة بالخلايا العصبية من عينات 3D.اكتشفنا أن الأحبار الحيوية القائمة على الجرافين كانت أكثر نجاحا من حيث تمايز الخلايا الجذعية إلى خلايا شبيهة بالخلايا العصبية. نقترح أن الأحبار الحيوية القائمة على الجرافين ستكون أدوات ممتازة لعلاج اضطرابات الأعصاب الطرفية في مزيد من الدراسات. اليوم ، يمكن إنشاء نظام الخلايا الجذعية عن طريق هندسة الأنسجة باستخدام المواد الحيوية الطبيعية والاصطناعية يتم توفير إنشاء أنسجة اصطناعية يمكن أن تحل محل الأنسجة الحية التي يمكن استخدامها في تجديد هذه الأنسجة ، وإزالة الضرر ، وتوفير الوظيفة من خلال هندسة الأنسجة.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

3D هيدروجيل السقالات لالمفصلي خلية غضروفية الثقافة والجيل الغضروف

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

Construction of Modular Hydrogel Sheets for Micropatterned Macro-scaled 3D Cellular Architecture

بناء وحدات صفائح هيدروجيل لتحجيم الكلي Micropatterned 3D الخلوية العمارة

Hydrogels can be patterned at the micro-scale using microfluidic or micropatterning technologies to provide an in vivo-like three-dimensional (3D) tissue ...

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting Cellularized التركيبات باستخدام الأنسجة محددة هيدروجيل Bioink

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

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

بيوبرينتينج الغضاريف والجلد الأنسجة النظير استخدام سلبية رواية خلط وحدة تقنية بريسيلولاريزيشن بيوينك

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

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

كتل ميكروهونيكومب أعده التجميد أحادي الاتجاه من السليلوز نانوفيبير على أساس الأراضي: الأسلوب وملحقات

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3D طبع السقالات السليلوز المسامية المائية نانوي

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...

Pancreatic Tissue-Derived Extracellular Matrix Bioink for Printing 3D Cell-Laden Pancreatic Tissue Constructs

البنكرياس المشتقة الانسجه المستمدة مصفوفة بيونك للطباعة 3D خلايا البنكرياس لادن الانسجه يبني

The transplantation of pancreatic islets is a promising treatment for patients who suffer from type 1 diabetes accompanied by hypoglycemia and secondary ...

Protocols of 3D Bioprinting of Gelatin Methacryloyl Hydrogel Based Bioinks

بروتوكولات 3D بيوريتينغ من الجيلاتين ميثاكريلويل هيدروجيل القائم علي الحيوية

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

Using Multilayered Hydrogel Bioink in Three-Dimensional Bioprinting for Homogeneous Cell Distribution

باستخدام متعدد الطبقات Hydrogel Bioink في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لتوزيع الخلايا المتجانسة

During the extrusion-based three-dimensional bioprinting process, liquid-like bioinks with low viscosity can protect cells from membrane damage induced by ...

Quantitative Characterization of Bioink Properties for Continuous DLP Printing

Quantitative Characterization of Liquid Photosensitive Bioink Properties for Continuous Digital Light Processing Based Printing

Quantitative Characterization of Liquid Photosensitive Bioink Properties for Continuous Digital Light Processing Based Printing (Video) | JoVE 

التوصيف الكمي لخصائص الحبر الحيوي السائل الحساس للضوء للطباعة القائمة على معالجة الضوء الرقمي المستمر

Precise printing fabrication of bioinks is a prerequisite for tissue engineering; the Jacobs working curve is the tool to determine the precise printing ...