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

Bu çalışmada kullanılan grafen, Kırklareli Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü'nde geliştirilmiştir. Dr. Karabeyoğlu tarafından bağışlanmıştır. Grafen toksisite testi, TÜBİTAK 2209-B-Sanayi Odaklı Lisans Tez Destek Programı kapsamında tamamlanan "Grafen Katkılı Biyomürekkepli 3D Biyoyazıcılarda Mezenkimal Kök Hücrelerin Basımı ve Farklılaştırılması" (Uygulama No: 1139B411802273) başlıklı proje ile finanse edilmiştir. Çalışmanın diğer kısmı ise Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (TSA-2021-4713) tarafından sağlanan araştırma fonu tarafından desteklenmiştir. Hızlandırılmış görüntüleme aşamasında kullanılan GFP'li mezenkimal kök hücreler Virostem Biyoteknoloji tarafından bağışlandı. Yazarlar, verimli tartışmalar için Darıcı LAB ve YTÜ Hücre Kültürü ve Doku Mühendisliği LAB ekibine teşekkür eder.

1. Wharton'un jöle mezenkimal kök hücrelerinin kültürlenmesi
<ol><li>Wharton'un jöle mezenkimal kök hücrelerini (WJ-MSC'ler, ATCC'den) -80 ° C'lik bir dondurucudan çıkarın. DMEM-F12 ortamındaki kültür WJ-MSC'leri, Yurie ve ark.20'de tanımlandığı gibi, oda sıcaklığında steril bir laminer akışta% 10 fetal buzağı serumu (FBS),% 1 Pen-Strep ve% 1 L-glutamin içerir.</li>
	<li>Bazı hücreleri 1 x 106 hücre / mL'de% 35 FBS,% 55 DMEMF-12 ve% 10 d...

<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>

Mühendislik ürünü 3D iskelelerle uygulanan tedavilerin geleneksel 2D yöntemlere göre avantajları her geçen gün daha belirgin hale gelmektedir. Bu tedavilerde tek başına veya biyouyumluluğu düşük, biyolojik olarak parçalanabilirliği düşük çeşitli biyomalzemelerden üretilen iskelelerle birlikte kullanılan kök hücreler periferik sinir rejenerasyonunda genellikle yetersiz kalmaktadır. Wharton'un jöle mezenkimal kök hücreleri (WJ-MSC'ler), özellikle edinim protokollerinin optimizasyonu, çoğalm...

Organizmanın iç yapısını ve çevreyi birbirine bağlayan mekanizma olan sinir sistemi iki kısma ayrılır: merkezi ve periferik sinir sistemleri. Periferik sinir hasarı, acil servise başvuran hastaların %1,5-5'ini oluşturan ve çeşitli travmalara bağlı olarak gelişen, önemli iş kayıplarına yol açan küresel bir sorundur1,2,3.
Günümüzde periferik nöro-mühendisliğe hücresel yaklaşımlar büyük ilgi görmektedir. Bu yaklaşımlarda kullanılan hücreler arasında kök hücreler ilk sırada gelmektedir. Normal şartlar altında, kök hücreler vücudun rejeneratif hücreleridir ve popülasyonlarını korumak için sayıları ve işlevleri zamanla azalmaz; Bu hücreler uzmanlaşmıştır, ancak yaralanmaya yanıt olarak uygun stimülasyon ile farklılaşabilirler 4,5. Kök hücre hipotezine göre, kök hücre sistemi, kök hücre nişi olarak adlandırılan mikro çevresinin etkisi altındadır. Kök hücrelerin korunması ve farklılaşması, hücreler ve iskeleler kullanılarak doku mühendisliği yoluyla yeniden oluşturulabilen mikro çevrelerinin varlığı olmadan imkansızdır6 7. Doku mühendisliği hem mühendislik hem de biyoloji ilkelerini içeren multidisipliner bir alandır. Doku mühendisliği, canlı dokuların yerini alabilecek ve hasarlı dokuların çıkarılması ve fonksiyonel dokuların sağlanması yoluyla bu dokuların yenilenmesinde kullanılabilecek yapay dokuların oluşturulması için araçlar sağlar8. Doku mühendisliğinin üç temel taşından biri olan doku iskeleleri, doğal ve sentetik malzemelerden farklı yöntemler kullanılarak üretilmektedir9. Üç boyutlu (3D) baskı, çeşitli yöntemler kullanarak karmaşık şekillerin basit ama çok yönlü üretimi yoluyla kusurlu dokuları değiştirmek veya restore etmek için yaygın olarak kullanılan, gelişmekte olan bir katmanlı üretim teknolojisidir. Biyobaskı, biyomürekkepler10 olarak adlandırılan hücrelerin ve biyomalzemelerin bir arada bulunmasını sağlayan katkısal bir üretim yöntemidir. Sinir hücrelerinin birbirleriyle etkileşimi göz önüne alındığında, çalışmalar grafen gibi iletken biyomateryal adaylarına kaymıştır. Esnek elektronik, süper kapasitörler, piller, optikler, elektrokimyasal sensörler ve enerji depolama gibi özelliklere sahip olan grafen nanoplakalar, doku mühendisliği alanında tercih edilen bir biyomalzemedir11. Grafen, hasarlı doku ve organların çoğalması ve yenilenmesinin yapıldığı çalışmalarda kullanılmıştır12,13.
Doku mühendisliği üç temel yapı taşından oluşur: iskele, hücreler ve biyosinyal molekülleri. Periferik sinir hasarı ile ilgili çalışmalarda bu üç yapının tam olarak sağlanması açısından eksiklikler bulunmaktadır. Çalışmalarda üretilen ve kullanılan biyomateryallerde sadece kök hücre veya biyosinyal molekülleri içermeleri, kök hücre farklılaşmasını sağlayacak biyoaktif molekülün olmaması, kullanılan biyomateryalin biyouyumluluğunun olmaması, doku nişindeki hücrelerin çoğalması üzerindeki etkisinin düşük olması gibi çeşitli sorunlarla karşılaşıldığı, ve böylece sinir iletiminin tam olarak gerçekleşmemesi 2,13,14,15,16. Bu, sinir rejenerasyonunun optimizasyonunu, kas atrofisinin 17,18'in azaltılmasını ve bu tür sorunlara karşı büyüme faktörleri ile gerekli homing 19'un oluşturulmasını gerektirir. Bu noktada, kliniğe aktarılacak bir cerrahi biyomateryal prototipinin nöroaktivitesinin karakterizasyonu ve analizi çok önemlidir.
Buna göre, bu yöntem çalışması, bir 3D biyoyazıcı tarafından oluşturulan grafen nanoplakaları ile biyomürekkep hidrojel desenlemesini ve içerdiği kök hücrelerin nörojenik farklılaşması üzerindeki etkinliğini araştırmaktadır. Ayrıca, grafenin nörosfer oluşumu ve farklılaşması üzerindeki etkileri araştırılmıştır.

<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

Periferik nöropatiler aksonal hasarın bir sonucu olarak ve bazen de demiyelinizan hastalıklara bağlı olarak ortaya çıkabilir. Periferik sinir hasarı acil hastaların %1,5-5'inde görülen ve önemli iş kayıplarına yol açabilen küresel bir sorundur. Günümüzde iskeleler, uygun hücre hatları ve biyosinyallerden oluşan doku mühendisliği temelli yaklaşımlar, üç boyutlu (3D) biyobaskı teknolojilerinin gelişmesiyle daha uygulanabilir hale gelmiştir. Çeşitli hidrojel biyomateryallerinin kök hücreler, eksozomlar veya biyo-sinyal molekülleri ile kombinasyonu, periferik sinir rejenerasyonundaki mevcut sorunların üstesinden gelmek için sıklıkla çalışılmaktadır. Bu doğrultuda periferik nöro-mühendislikte hidrojeller gibi enjekte edilebilir sistemlerin veya çeşitli biyobaskı yöntemleriyle oluşturulan implante edilebilir kanal yapılarının üretimi önem kazanmıştır. Normal şartlar altında, kök hücreler vücudun rejeneratif hücreleridir ve popülasyonlarını korumak için sayıları ve işlevleri zamanla azalmaz; Bunlar uzmanlaşmış hücreler değildir, ancak yaralanmaya yanıt olarak uygun stimülasyon üzerine farklılaşabilirler. Kök hücre sistemi, kök hücre nişi olarak adlandırılan mikro çevresinin etkisi altındadır. Periferik sinir yaralanmalarında, özellikle nevrozezde, bu mikro çevre, kopmuş sinir uçlarını cerrahi olarak birbirine bağladıktan sonra bile tam olarak kurtarılamaz. Kompozit biyomalzemeler ve kombine hücresel tedaviler yaklaşımı, biyobozunurluk, biyouyumluluk ve işlenebilirlik gibi çeşitli özellikler açısından malzemelerin işlevselliğini ve uygulanabilirliğini arttırır. Bu doğrultuda bu çalışma, grafen bazlı biyohibrid hidrojel modellemesinin hazırlanması ve kullanımını göstermeyi ve kök hücrelerin sinir rejenerasyonunda etkili bir çözüm olabilecek sinir hücrelerine farklılaşma etkinliğini incelemeyi amaçlamaktadır.

Grafen toksisitesi ve 2D görüntüleme Elde edilen MTT sonuçlarının istatistiksel analizi, istatistiksel analiz yazılımında Tukey'in testi ile tek yönlü ANOVA ile yapılmış olup, elde edilen grafik Şekil 2'de gösterilmiştir. Kontrole kıyasla grafen yüzdesi sadece% 0.001 grafen konsantrasyonu için anlamlı bir düşüş gösterdi (**p < 0.01).. Diğer gruplar ile kontrol arasında anlamlı fark saptanmadı (p > 0.05). Bu nedenle, MTT test sonuçlarına ve ...

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

Bu yazıda, periferik doku mühendisliğinde kullanılmak üzere grafen içeren biyohibrid hidrojel biyomürekkebin hazırlanması gösterilmektedir. Bu 3D biyohibrid materyal kullanılarak, kök hücrelerin nöral farklılaşma protokolü gerçekleştirilir. Bu, benzer biyomateryallerin kliniğe getirilmesinde önemli bir adım olabilir.

Periferik Nöromühendislik için Grafen Bazlı 3D Biyohibrid Hidrojel Biyomürekkebin Hazırlanması ve Karakterizasyonu

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

Kök hücre sistemi, önemli bileşenlerinin etkisi altındadır. Kök hücrenin korunması ve farklılaşması, mikro çevrelerinin varlığı olmadan düşünülemez. Kök hücre nişi olarak adlandırılan bu mikro çevre, hücre ve iskelelerden oluşur.Periferik nöropati bazen brakii pleksus yaralanması, çeşitli travmalar, tümör, otonomik anomaliler, immün tanım ve metabolik hastalık gibi olabilir. Kök hücreler için daha iyi ve daha doğal bir niş sağlamak için çeşitli 3D kültür yöntemleri geliştirilmiştir. Küresel oluşum ve 3D biyobaskı, 3D kültürler için nispeten yeni ve umut verici yöntemlerdir.3D biyobaskı, nöromühendislik çalışmalarında da kullanılabilir. Sonuç olarak, bu çalışmada, grafen bazlı ve aljinat / jelatin bazlı biyomürekkepler geliştirilmiş ve rejeneratif özellikleri için çalışılmıştır. Başlamak için, kültür Wharton'un jöle mezenkimal kök hücreleri veya DMEM F12 ortamındaki WJMSC'ler,% 10 fetal buzağı serumu veya FBS,% 1 kalem / strep ve% 1 L-glutamin içerir. oda sıcaklığında steril laminer akış altında.Kültürlenmiş hücreler şişede% 80 birleştiğinde, ortamı dökün ve hücreleri beş mililitre PBS ile yıkayın. Daha sonra beş mililitre% 0.25 tripsin ve 2.21 milimolar sodyum EDTA ekleyin ve 37 santigrat derecede inkübe edin. Beş dakika sonra, hücrelere% 10 FBS içeren 10 mililitre DMEM F12 ortamı ekleyin.Hücreleri askıya alın, ortamı toplayın ve bir santrifüj tüpüne aktarın. Daha sonra, hücreleri% 10 FBS içeren taze bir besin maddesi ortamı ile yeni bir şişede yeniden tohumlamadan önce hücreleri santrifüj edin ve süpernatantı atın. Kontrol grubunun biyomürekkebini grafen olmadan hazırlamak için, 4.5 miligram aljinat ve 1.5 miligram jelatin tartın ve bunları bir santrifüj tüpüne aktarın.Daha sonra tüpe% 10 FBS içeren 50 mililitre DMEM F12 ortamı ekleyin. Yine, 4.5 miligram aljinat ve 1.5 miligram jelatin tartın ve bunları bir santrifüj tüpüne aktarın. Daha sonra tüpe 50 mikrolitre% 0.1 grafen ekleyin ve% 10 FBS içeren DMEM F12 ortamı ile hacmi 50 mililitre yapın.1,5 santigrat derecenin altında 121 santigrat derecede otoklavlamadan önce biyomürekkepleri pipetleme ve vorteksleme ile karıştırın. 20 dakika boyunca atmosferik basınç. Otoklavlamadan sonra, oluşan kabarcıkları çıkarmak için çözeltiyi santrifüj edin ve hücreler hazırlanana kadar biyomürekkepleri 37 santigrat dereceye yerleştirin.Hücre biyomürekkep etkileşimi için, biyomürekkep gruplarını oluşturun. Birinci grup, biyobaskı için biyomürekkeple basılmış 3D-B ve 3D-G'yi içerir. İkinci grup, biyobaskıdan sonra sferoidlerin oluştuğu 3D-BS ve 3D-GS biyomürekkeplerini içerir.Birinci grup için, hücreleri 0.5 mililitre ortamdaki yedinci hücrelere 10'a kadar sayın. Sonra 4,5 mililitre biyomürekkep ekleyin. Şırıngaları kullanarak karışımı steril kabindeki kartuşlara aktarın.Kartuşları biyoyazıcının ilgili ekstrüder bölümüne takın. İkinci grup için, biyomürekkep gruplarının her birinden beş mililitre biyomürekkep alın ve bunları bir enjektör yardımıyla steril kartuşlara aktarın. İki koaksiyel yazıcı kafasına ve pnömatik tahrikli ekstrüzyon teknolojisine sahip biyoyazıcıyı kullanın.Mikro adım başına XYZ çözünürlüğünü 1,25 mikrometreye, ekstrüzyon genişliğini 400 mikrometreye ve ekstrüzyon yüksekliğini 200 mikrometreye ayarlayın. 3B modeller oluşturmak için 20x20x5 milimetrelik bir ızgara kullanın. Açık kaynaklı web tabanlı CAD programlarını kullanarak 3B modeller oluşturun.3B biyobaskı işlemi için, yazıcının ortalama basıncını 7,5 psi'ye ayarlayın. Ardından kartuşu ve yatak sıcaklığını 37 santigrat dereceye ve hızı% 60'a ayarlayınYazma aşamasında sistemi ev konumuna getirin. Eksenleri otomatik olarak konumlandırın ve biyobaskı işlemine başlamadan önce ekstrüderi seçin ve ayarlayın.Baskıdan sonra, numuneyi çıkarın ve laminer akış dolabının altına yerleştirin. Daha sonra, biyomürekkepleri 0.1 normal kalsiyum klorür çözeltisi ile püskürtün veya oda sıcaklığında bir pipet ile bir mililitrelik çözelti ekleyin ve 10 ila 20 saniye bekleyin. Daha sonra basılı desenleri kalsiyum ve magnezyum içeren PBS ile iki kez yıkayın.Biyomürekkep grubu içeren her hücrenin üzerine% 10 FBS ile iki mililitre DMEM F12 ortamı ekleyin ve plakaları 30 dakika boyunca% 5 karbondioksit ile 37 santigrat derecede inkübe edin. Daha sonra, her gruba altıncı hücrelere bir ila 10 içeren iki mililitre süspansiyon ortamı ekleyin ve plakaları inkübe edin. 24 saat sonra, WJMSC'lerin kontrol grubu hariç nöron benzeri hücrelere farklılaşması için ters çevrilmiş bir mikroskop altında küresel oluşum için tüm biyomürekkep partilerini gözlemleyin ve fotoğraflayın.Kuyu başına iki mililitre nörojenik farklılaşma ortamı ekleyin ve her iki günde bir yenileyin. Nöral farklılaşmayı gözlemlemek için yedi gün boyunca takip edin. Daha sonra, hızlandırılmış görüntüleme kullanarak, grafenin kök hücreler üzerindeki etkilerini inceleyin ve biyomürekkep içindeki hücre etkileşimlerini izleyin.Grafen konsantrasyonunun hücre proliferasyonu üzerindeki etkisi burada gösterilmiştir. Kontrol ile karşılaştırıldığında,% 0.001 grafen konsantrasyonu için anlamlı azalma gözlendi. Diğer gruplar ile kontrol arasında anlamlı fark yoktu.Hücre grafen etkileşimleri, grafenin 2D sistemde tolere edildiğini ve hücreler tarafından endositoz yoluyla alındığını gösterdi. Timelapse görüntüleme, 3D grafen ortamında hayatta kalan hücrelerin, inkübasyonun sonuna kadar GFP parlaklığı ile canlılıklarını koruduğunu gösterdi. SEM görüntüleri ve 3D-B ve 3D-G biyomürekkep gruplarının FIIR analizi burada gösterilmektedir.Biyomürekkep hücre etkileşimleri hem yüzeyde hem de dahili olarak gösterilmiştir. Hücreler morfolojik olarak yuvarlaktı ve malzemeye bağlıydı. 3D nöronal farklılaşmada, her iki gruptaki sferoid hücrelerin sınırlarının saydam ve canlı olduğu ve grafen grubundaki sferoidlerin nispeten daha büyük olduğu ve grafeni hücre içinde hapsettiği düşünülmüştür.2D ve 3D hücrelerin immün boyama burada gösterilmiştir. Yeşil görüntüler nöron benzeri yapıları temsil eder. 2D pozitif kontrol örneği, 3D örneklerden daha az nöron benzeri yapı belirteci ifade etti.Grafen bazlı biyomürekkeplerin, kök hücrelerin nöron benzeri hücrelere farklılaşması açısından daha başarılı olduğunu keşfettik. Grafen bazlı biyomürekkeplerin daha ileri çalışmalarda periferik sinir bozukluklarının tedavisi için mükemmel araçlar olacağını öneriyoruz. Günümüzde kök hücre sistemi, doğal ve sentetik biyomalzemelerle doku mühendisliği ile oluşturulabilmektedir. Bu dokuların yenilenmesinde, hasarın giderilmesinde ve fonksiyonun sağlanmasında kullanılabilecek canlı dokuların yerini alabilecek yapay dokuların oluşturulması doku mühendisliği ile sağlanmaktadır.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

Eklem Kondrosit Kültür ve Kıkırdak Üretimi için 3D hidrojel iskeleleri

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

Micropatterned Makro ölçekli 3D Hücresel Mimarlık Modüler Hidrojel Levhaların İnşaatı

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 dokuya özel Hidrojel Bioink kullanılarak dahil edilmesi

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

Bioprinting kıkırdak ve cilt doku analogları bir roman pasif birimi teknik Bioink Precellularization için karıştırma kullanmak

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

Tek yönlü selüloz Nanofiber dağılması tarafından hazırlanan Microhoneycomb yekpare dayalı sıra: Yöntem ve uzantıları

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 gözenekli selüloz Nanocomposite hidrojel iskele baskılı

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

3D Hücre Yüklü Pankreas Dokusu Yapıları Baskı için Pankreas Doku Türetilmiş Ekstrasellüler Matrix Bioink

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

Jelatin Metacryloyl Hidrojel Bazlı Bioinks 3D Biyobaskı Protokolleri

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

Homojen Hücre Dağılımı için Üç Boyutlu Biyobaskıda Çok Katmanlı Hidrojel Bioink'in Kullanılması

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 

Sürekli Dijital Işık İşleme Tabanlı Baskı için Sıvı Işığa Duyarlı Biyomürekkep Özelliklerinin Kantitatif Karakterizasyonu

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