Name: fabricating highly open porous microspheres (hopms) via microfluidic technology
Uploaded: 2022-05-16T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Highly Open Porous Microspheres HOPMs via Microfluidic Technology at JoVE.com

تعترف SCL و YW و RKK و AZC بالدعم المالي المقدم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC و 32071323 و 81971734 و U1605225) وبرنامج فريق البحث المبتكر في العلوم والتكنولوجيا في جامعة مقاطعة فوجيان. لم تكن YSZ مدعومة بأي من هذه البرامج ولم تتلق مدفوعات من أي نوع ؛ بدلا من ذلك ، يتم الاعتراف بالدعم المقدم من معهد بريغهام للأبحاث.

1. إعداد الحلول
<ol><li>قم بإعداد محلول مخزون PVA مقدما عن طريق تسخين محلول PVA في حمام مائي 80 درجة مئوية ثم وضعه في الثلاجة عند 4 درجات مئوية. بارد إلى درجة حرارة الغرفة (RT) للاستخدام التجريبي.</li>
	<li>تحضير سلائف المستحلب عن طريق إضافة محلول الجيلاتين المائي (1 مل ، 7.5 ٪ ، ث / v) إلى المرحلة ال?...

<ol>
	<li>Kankala, R. 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=Highly+porous+microcarriers+for+minimally+invasive+in+situ+skeletal+muscle+cell+delivery.">Highly porous microcarriers for minimally invasive in situ skeletal muscle cell delivery.</a> Small. 15 (25), 1901397 (2019).</li><li>Wang, 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=Modeling+endothelialized+hepatic+tumor+microtissues+for+drug+screening.">Modeling endothelialized hepatic tumor microtissues for drug screening.</a> Advanced Science. 7 (21), 2002002 (2020).</li><li>Li, Q., 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=Tripeptide-based+macroporous+hydrogel+improves+the+osteogenic+microenvironment+of+stem+cells.">Tripeptide-based macroporous hydrogel improves the osteogenic microenvironment of stem cells.</a> Journal of Materials Chemistry B. 9 (30), 6056-6067 (2021).</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=PLGA+hybrid+porous+microspheres+as+human+periodontal+ligament+stem+cell+delivery+carriers+for+periodontal+regeneration.">PLGA hybrid porous microspheres as human periodontal ligament stem cell delivery carriers for periodontal regeneration.</a> Chemical Engineering Journal. 420, 129703 (2021).</li><li>Wei, P., Xu, Y., Zhang, H., Wang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continued+sustained+insulin-releasing+PLGA+nanoparticles+modified+3D-printed+PCL+composite+scaffolds+for+osteochondral+repair.">Continued sustained insulin-releasing PLGA nanoparticles modified 3D-printed PCL composite scaffolds for osteochondral repair.</a> Chemical Engineering Journal. 422, 130051 (2021).</li><li>Sang, 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=Biocompatible+chitosan/polyethylene+glycol/multi-walled+carbon+nanotube+composite+scaffolds+for+neural+tissue+engineering.">Biocompatible chitosan/polyethylene glycol/multi-walled carbon nanotube composite scaffolds for neural tissue engineering.</a> Journal of Zhejiang University-Science B. 23 (1), 58-73 (2022).</li><li>Ghasemian, 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=Hydrodynamic+characterization+within+a+spinner+flask+and+a+rotary+wall+vessel+for+stem+cell+culture.">Hydrodynamic characterization within a spinner flask and a rotary wall vessel for stem cell culture.</a> Biochemical Engineering Journal. 157, 107533 (2020).</li><li>Wang, 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=Minimally+invasive+co-injection+of+modular+micro-muscular+and+micro-vascular+tissues+improves+in+situ+skeletal+muscle+regeneration.">Minimally invasive co-injection of modular micro-muscular and micro-vascular tissues improves in situ skeletal muscle regeneration.</a> Biomaterials. 277, 121072 (2021).</li><li>Kang, S. W., Bae, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryopreservable+and+tumorigenic+three-dimensional+tumor+culture+in+porous+poly(lactic-co-glycolic+acid)+microsphere.">Cryopreservable and tumorigenic three-dimensional tumor culture in porous poly(lactic-co-glycolic acid) microsphere.</a> Biomaterials. 30 (25), 4227-4232 (2009).</li><li>Fan, D., 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=Mesoporous+silicon-PLGA+composite+microspheres+for+the+double+controlled+release+of+biomolecules+for+orthopedic+tissue+Engineering.">Mesoporous silicon-PLGA composite microspheres for the double controlled release of biomolecules for orthopedic tissue Engineering.</a> Advanced Functional Materials. 22 (2), 282-293 (2012).</li><li>Xu, 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=Metabolism+balance+regulation+via+antagonist-functionalized+injectable+microsphere+for+nucleus+pulposus+regeneration.">Metabolism balance regulation via antagonist-functionalized injectable microsphere for nucleus pulposus regeneration.</a> Advanced Functional Materials. 30 (52), 2006333 (2020).</li><li>Yao, R., Zhang, R., Lin, F., Luan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable+cell/hydrogel+microspheres+induce+the+formation+of+fat+lobule-like+microtissues+and+vascularized+adipose+tissue+regeneration.">Injectable cell/hydrogel microspheres induce the formation of fat lobule-like microtissues and vascularized adipose tissue regeneration.</a> Biofabrication. 4 (4), 045003 (2012).</li><li>Sikavitsas, V. I., Bancroft, G. N., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+three-dimensional+cell/polymer+constructs+for+bone+tissue+engineering+in+a+spinner+flask+and+a+rotating+wall+vessel+bioreactor.">Formation of three-dimensional cell/polymer constructs for bone tissue engineering in a spinner flask and a rotating wall vessel bioreactor.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 62 (1), 136-148 (2002).</li><li>Kim, T. K., Yoon, J. J., Lee, D. S., Park, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+foamed+open+porous+biodegradable+polymeric+microspheres.">Gas foamed open porous biodegradable polymeric microspheres.</a> Biomaterials. 27 (2), 152-159 (2006).</li><li>Wang, C. Y., Liao, H. F., Sheu, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+recombinant+human+macrophage+colony-stimulating+factor+production+using+culture+systems+with+porous+polymeric+microspheres.">Enhancement of recombinant human macrophage colony-stimulating factor production using culture systems with porous polymeric microspheres.</a> Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 41 (2), 203-208 (2010).</li><li>Amoyav, B., Benny, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+based+fabrication+and+characterization+of+highly+porous+polymeric+microspheres.">Microfluidic based fabrication and characterization of highly porous polymeric microspheres.</a> Polymers. 11 (3), 419 (2019).</li><li>Zhang, 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=Microfluidic+fabrication+of+inhalable+large+porous+microspheres+loaded+with+H2S-releasing+aspirin+derivative+for+pulmonary+arterial+hypertension+therapy.">Microfluidic fabrication of inhalable large porous microspheres loaded with H2S-releasing aspirin derivative for pulmonary arterial hypertension therapy.</a> Journal of Controlled Release. 329, 286-298 (2021).</li><li>Qu, 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=Injectable+open-porous+PLGA+microspheres+as+cell+carriers+for+cartilage+regeneration.">Injectable open-porous PLGA microspheres as cell carriers for cartilage regeneration.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 109 (11), 2091-2100 (2021).</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=Microfluidic+droplet-based+functional+materials+for+cell+manipulation.">Microfluidic droplet-based functional materials for cell manipulation.</a> Lab on a Chip. 21 (22), 4311-4329 (2021).</li><li>Kawakatsu, T., Kikuchi, Y., Nakajima, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regular-sized+cell+creation+in+microchannel+emulsification+by+visual+microprocessing+method.">Regular-sized cell creation in microchannel emulsification by visual microprocessing method.</a> Journal of the American Oil Chemists' Society. 74 (3), 317-321 (1997).</li><li>Yu, Y., Shang, L., Guo, J., Wang, J., Zhao, Y. <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+capillary+microfluidics+for+spinning+cell-laden+microfibers.">Design of capillary microfluidics for spinning cell-laden microfibers.</a> Nature Protocols. 13 (11), 2557-2579 (2018).</li><li>Ye, 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=Photonic+crystal+microcapsules+for+label-free+multiplex+detection.">Photonic crystal microcapsules for label-free multiplex detection.</a> Advanced Materials. 26 (20), 3270-3274 (2014).</li><li>Zhong, Z., 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=Zn/Sr+dual+ions-collagen+co-assembly+hydroxyapatite+enhances+bone+regeneration+through+procedural+osteo-immunomodulation+and+osteogenesis.">Zn/Sr dual ions-collagen co-assembly hydroxyapatite enhances bone regeneration through procedural osteo-immunomodulation and osteogenesis.</a> Bioactive Materials. 10, 195-206 (2022).</li><li>Poole, C. A., Brookes, N. H., Clover, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Keratocyte+networks+visualized+in+the+living+cornea+using+vital+dyes.">Keratocyte networks visualized in the living cornea using vital dyes.</a> Journal of Cell Science. 106 (2), 685-692 (1993).</li><li>Gentile, P., Chiono, V., Carmagnola, I., Hatton, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+poly(lactic-co-glycolic)+acid+(PLGA)-based+biomaterials+for+bone+tissue+engineering.">An overview of poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA)-based biomaterials for bone tissue engineering.</a> International Journal of Molecular Sciences. 15 (3), 3640-3659 (2014).</li><li>Lanao, R. P. F., 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=Physicochemical+properties+and+applications+of+Poly(lactic-co-glycolic+acid)+for+use+in+bone+regeneration.">Physicochemical properties and applications of Poly(lactic-co-glycolic acid) for use in bone regeneration.</a> Tissue Engineering Part B-Reviews. 19 (4), 380-390 (2013).</li></ol>

توضح هذه المقالة استراتيجية فعالة لتصنيع البنى المستندة إلى PLGA، وهي PLGA-HOPMs. تجدر الإشارة إلى أنه يجب اتخاذ العديد من الخطوات الحاسمة بعناية ، بما في ذلك تجنب تطاير المذيبات من PLGA والتعديل اللطيف للطاقة فوق الصوتية إلى الموضع المستهدف أثناء إعداد المستحلب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل الم?...

توفر الميكروسفير المحملة بالخلايا مزايا مواتية ، مثل تعزيز قدرة الاحتفاظ بالخلايا في الموقع ، والتسليم الفعال للخلايا ، والقدرة اللاحقة على تكاثر الخلايا في الجسم الحي1. حتى الآن ، تم طرح العديد من التحقيقات لتطوير هيكل سقالات ناجح لدعم بيئة مواتية للخلايا لتجديد الأنسجة أو تطبيقات فحص الأدوية2. ومع ذلك ، فإن بيئة نقص الأكسجة غالبا ما تكون حتمية في المناطق الداخلية بسبب عدم كفاية إمدادات العناصر الغذائية / الأكسجين وتراكم النفايات الأيضية3. للتغلب على هذه المشاكل ، تم تطوير الميكروسفير المسامي للغاية (PMs) باستخدام مواد حيوية مختلفة4،5،6. بالإضافة إلى ذلك ، في الثقافة الديناميكية ، تعاني السقالات من إجهاد القص المفرط7 ، وقد تكسر الحالة غير المستقرة لوسط الاستزراع إخلاص PMs. بدلا من ذلك ، يمكن استخدام poly (حمض اللاكتيك - co-glycolic) (PLGA) لمعالجة PMs بقوة ميكانيكية جيدة للثقافة الديناميكية1. على سبيل المثال ، أظهرنا الحقن المشترك للفأر myoblast (C2C12) المحمل ب PLGA PMs (HOPMs) والخلية البطانية الوريدية السري البشرية (HUVEC) المحملة بالبولي (الإيثيلين غليكول) المجوفة لعلاج فقدان العضلات الحجمي ، وتحقيق تحسن ملحوظ في تجديد العضلات الهيكلية في الموقع 8.
والجدير بالذكر أن PMs تتميز بمساحات سطحية كبيرة ومساميات عالية ، وهو أمر ذو أهمية خاصة لالتصاق الخلايا ونموها نحو توصيل الخلايا طفيفة التوغل9. في ضوء هذه الجوانب ، تم استخدام العديد من المواد المتوافقة بيولوجيا لتصنيع PMs10,11. توفر هذه PMs القابلة للتصميم والمزروعة بالخلايا التصاق ممتاز ، وقوة ميكانيكية كبيرة ، ونوافذ مترابطة للغاية ، والتي يمكن أن تحسن تكاثر الخلايا لإصلاح الأنسجة التالفة12. في هذا الصدد ، تم تطوير تقنيات مختلفة أيضا لتصنيع المجالات المسامية13,14. من ناحية ، تم إنتاج PMs باستخدام عوامل تشكيل الغاز ، مثل NH4HCO3 ، والتي تم تقييدها بسبب عدم كفاية الترابط15،16،17. من ناحية أخرى ، تم قص PMs مباشرة بعد الاستحلاب ، مما أدى إلى PMs18 متعدد التشتت. في النهاية ، ربما تكون تقنية الموائع الدقيقة القطيرة القائمة على نهج الاستحلاب طريقة فعالة لبناء PMs ، لأنها غالبا ما تؤدي إلى جزيئات موحدة الحجم19. والجدير بالذكر أن السمات المورفولوجية للميكروسفير غالبا ما تعتمد على جودة قطرات المستحلب المتولدة (أي الماء في الزيت ، W / O ، أو الزيت في الماء ، O / W) ، والتي قد تؤثر بشكل كبير على سمات المواد الحيوية20. تجدر الإشارة إلى أنه يمكن تطبيق منصة الموائع الدقيقة المصممة مسبقا لتوليد الألياف الدقيقة أو الميكروسفيرات. في إحدى الحالات ، أظهر Yu et al. إنتاج هياكل ليفية دقيقة محملة بالخلايا تعتمد على منصات الموائع الدقيقة القائمة على الشعيرات الدموية ، والتي يمكن استخدامها لتجميع الشبكات الخلوية لمحاكاة الأنسجة الطبيعية21. وفي حالة أخرى، قام يي وآخرون بتصنيع كبسولات ميكروكبسولات بلورية فوتونية عن طريق تكرار القالب لخرز الكريستال الغروي السيليكا من خلال تكنولوجيات الموائع الدقيقة، والتي يمكن أن تتغلب على العديد من القيود المفروضة على التقنيات الحالية التي تتطلب وضع علامات معقدة وأجهزة محددة22.
والواقع أن الأساس المنطقي وراء استخدام هذه التقنية يرجع إلى مزايا مختلفة، مثل كونها سهلة في طبيعتها، ولا تتطلب معدات متطورة، وملاءمتها في توليف أجهزة إدارة المشاريع موحدة الحجم لتوصيل الخلايا وتطبيقات الطب التجديدي. في هذا السياق ، مع المكونات المصممة مسبقا لمحاكاة المستحلب ، يمكن الحصول على PMs ذات المساميات العالية والترابط بسهولة من جهاز microfluidic تم تجميعه من أنابيب poly (vinyl chloride) (PVC) ، والشعيرات الدموية الزجاجية ، وإبرة. يتم تحضير سلائف مستحلب W/O عن طريق تجانس محلول مائي من الجيلاتين ومحلول عضوي من PLGA. من خلال حقن الجزء القابل للتطبيق من المستحلب بشكل انتقائي في منصة الموائع الدقيقة ، يتم تصنيع PMs ذات أحجام الجسيمات الموحدة والمسام المترابطة في جميع أنحاء السطح إلى الداخل. يهدف هذا البروتوكول إلى تصنيع PLGA-HOPMs عن طريق الاستحلاب في منصة الموائع الدقيقة. ويعتقد أن هذا البروتوكول يسمح بإنتاج PLGA-HOPMs قابل للتكرار ومن المحتمل أن يكون قابلا للتطبيق في المجالات ذات الصلة بهندسة الأنسجة وفحص الأدوية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube</td>
			<td>Solarbio, Beijing, China</td>
			<td></td>
			<td>5 mL &#38; 50 mL (sterility)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal laser scanning microscopy</td>
			<td>Leica, Wetzlar, Germany</td>
			<td></td>
			<td>TCS SP8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd, Shanghai, China</td>
			<td>20161110</td>
			<td>Research Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispensing needle</td>
			<td>Kindly, Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td>26 G, ID: 250 &#956;m, OD: 460 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F-12</td>
			<td>Gibco; Life Technologies Corporation, Calsbad, USA</td>
			<td>15400054</td>
			<td>DMEM/F-12 50/50, 1x (Dulbecco&#39;s 
			Mod. Of Eagle&#39;s Medium/Ham&#39;s F12 
			50/50 Mix) with L-glutamine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd, Shanghai, China</td>
			<td>20210918</td>
			<td>Research Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl-enediaminetetraacetic acid (EDTA)-trypsin</td>
			<td>Biological Industries, Kibbutz Beit-Haemek, Isra</td>
			<td></td>
			<td>Trypsin (0.25%), EDTA (0.02%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td>Biological Industries, Kibbutz Beit-Haemek, Isra</td>
			<td></td>
			<td>Research Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freeze drier</td>
			<td>Bilon, Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td>FD-1B-50</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. Ltd, St. Louis, USA</td>
			<td>lot# SZBF2870V</td>
			<td>From porcine skin, Type A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottom plate</td>
			<td>Biosharp, Hefei, China</td>
			<td></td>
			<td>BS-15-GJM, 35 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass capillary</td>
			<td>Huaou, Jiangsu, China</td>
			<td></td>
			<td>0.9-1.1 &#215; 120 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator shaker</td>
			<td>Zhicheng, Shanghai, China</td>
			<td>ZWYR-200D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Live dead kit cell imaging kit</td>
			<td>Solarbio, Beijing, China</td>
			<td>60421211112</td>
			<td>Green fluorescence in live cells (ex/em 488 nm/515 nm). Red fluorescence in dead cells (ex/em 570 nm/602 nm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low-speed centrifuge</td>
			<td>Xiangyi, Hunan, China</td>
			<td></td>
			<td>TD5A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetron sputter</td>
			<td>Riye electric Co. Ltd, Suzhou, China</td>
			<td>MSP-2S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microflow injection pump</td>
			<td>Harvard Apparatus, Holliston, USA</td>
			<td></td>
			<td>Harvard Pump 11 Plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-streptomycin</td>
			<td>Biological Industries, Kibbutz Beit-Haemek, Isra</td>
			<td>2135250</td>
			<td>Research Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td>Servicebio Technology Co.,Ltd. Wuhan, China</td>
			<td>GP21090181556</td>
			<td>PBS 1x, culture grade, no Calcium, no Magnesium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(lactic-co-glycolic acid)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. Ltd, St. Louis, USA</td>
			<td>lot# MKCF9651</td>
			<td>66&#8211;107 kDa, lactide:glycolide 75:25</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinyl alcohol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. Ltd, St. Louis, USA</td>
			<td>lot# MKCK4266</td>
			<td>13-13 kDa, 98% Hydrolyzed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC tube</td>
			<td>Shenchen, Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td>Inner diameter, ID: 1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat bone marrow mesenchyml stem cells</td>
			<td>Procell, Wuhan, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscope</td>
			<td>Phenom pure, Eindhoven, Netherlands</td>
			<td></td>
			<td>Set acceleration voltage at 5 kV</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syrine for medical purpose</td>
			<td>Kindly, Shanghai, China</td>
			<td></td>
			<td>5 mL &#38; 50 mL (with the needle)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature water bath</td>
			<td>Mingxiang, Shenzhen, China</td>
			<td></td>
			<td>36 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transformer</td>
			<td>Riye electric Co. Ltd, Suzhou, China</td>
			<td>SZ-2KVA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cell breaker</td>
			<td>JY 92-IID, Scientz, Ningbo, China</td>
			<td></td>
			<td>JY 92-IID</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV curing glue</td>
			<td>Zhuolide, Foshan, China</td>
			<td></td>
			<td>D-3100</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating highly open porous microspheres (hopms) via microfluidic technology

بالمقارنة مع السقالات السائبة والحقن المباشر للخلايا وحدها ، اكتسبت الوحدات المعيارية القابلة للحقن اهتماما هائلا بإصلاح الأنسجة المعطلة، بسبب الراحة في تغليف الخلايا، وتحسين الاحتفاظ بالخلايا، والحد الأدنى من التوغل. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي التشكيل المسامي لهذه الناقلات الدقيقة إلى تعزيز التبادل المتوسط وتحسين مستوى العناصر الغذائية وإمدادات الأكسجين. توضح هذه الدراسة التصنيع المريح للميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على البولي (حمض اللاكتيك - كو غليكوليك) (PLGA-HOPMs) بواسطة تقنية الموائع الدقيقة السهلة لتطبيقات توصيل الخلايا. تمتلك PLGA-HOPMs أحادية التشتت الناتجة أحجام جسيمات ~ 400 ميكرومتر ومسام مفتوحة تبلغ ~ 50 ميكرومتر مع نوافذ متصلة. باختصار ، تم إدخال قطرات الزيت المستحلب (محلول PLGA في ثنائي كلورو الميثان ، DCM) ، ملفوفة بمرحلة الجيلاتين المائية 7.5٪ (w / v) ، في محلول مائي متعدد (كحول الفينيل) (PVA) متدفق باستمرار بنسبة 1٪ (w / v) من خلال الفوهة المحورية في إعداد الموائع الدقيقة المخصصة. وفي وقت لاحق، خضعت الميكروسفير لإجراءات استخراج المذيبات والتجفيد، مما أدى إلى إنتاج HOPMs. ومن الجدير بالذكر أن التركيبات المختلفة (تركيزات PLGA والبوروجين) ومعلمات المعالجة (قوة الاستحلاب ، ومقياس الإبرة ، ومعدل تدفق الطور المشتت) تلعب أدوارا حاسمة في صفات وخصائص PLGA HOPMs الناتجة. علاوة على ذلك، قد تغلف هذه البنى العديد من الإشارات الكيميائية الحيوية الأخرى، مثل عوامل النمو، لاكتشاف الأدوية الموسعة وتطبيقات تجديد الأنسجة.

استنادا إلى العمل السابق الذي حسن المعلمات الرئيسية1 ، تم إذابة PLGA في مذيب DCM القابل للتبخر. تم تحضير مستحلب W / O الأساسي عن طريق التجانس مع الجيلاتين تحت معالجة المسبار بالموجات فوق الصوتية. تم تجميع الهيكل الموائع المخصص للتدفق المشترك بشكل مبسط ، حيث تم استخدام حقنة لإدخال ا?...

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Highly Open Porous Microspheres HOPMs via Microfluidic Technology at JoVE.com

Fabricating Highly Open Porous Microspheres HOPMs via Microfluidic Technology

يصف هذا البروتوكول تصنيع الميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على البولي (حمض اللاكتيك - كو غليكوليك) (HOPMs) عبر تقنية الموائع الدقيقة السطحية القائمة على صيغة مستحلب واحد. هذه الميكروسفير لها تطبيقات محتملة في هندسة الأنسجة وفحص الأدوية.

تصنيع الميكروسفير المسامي المفتوح للغاية (HOPMs) عبر تقنية الموائع الدقيقة

Compared to bulk scaffolds and direct injection of cells alone, the injectable modular units have garnered enormous interest in repairing malfunctioned ...

في هذا البروتوكول ، نظهر إجراء فعالا لتصنيع الميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على PLGA ، والذي يوفر العديد من المزايا مثل راحة خلايا التعبئة والتغليف ، وتحسين الاحتفاظ بالخلايا ، والحد الأدنى من التوغل. تمتلك الميكروسفير المسامية عالية الانفتاح القائمة على PLGA أحادية التشتت الناتجة أحجام جسيمات تبلغ حوالي 400 ميكرومتر ومسام مفتوحة تبلغ حوالي 50 ميكرومتر مع نوافذ متصلة لتحسين فعالية الاحتفاظ بالخلايا. قد تدعم هذه الناقلات الدقيقة طفيفة التوغل منصة لنموذج ورم 3D معقد لفحص الأدوية وأدوات سهلة لبناء أنسجة دقيقة محملة بالخلايا لتجديد الأنسجة.هذا النهج سهل للغاية ، حيث يمكن تجميع جهاز الموائع الدقيقة من أنابيب كلوريد البولي فينيل ، والشعيرات الدموية الزجاجية ، والإبرة. سيوضح الإجراء شنغ تشانغ لوو ، طالب الدكتوراه في المختبر. ابدأ ببناء مولد ميكروفلويديك مشترك التدفق باستخدام الشعيرات الدموية الزجاجية وأنابيب كلوريد البولي فينيل وإبرة توزيع قياس 26.ثم قم بتوصيل الشعيرات الدموية الزجاجية بنهاية أنبوب كلوريد البولي فينيل ، واخترق الاتصال بين الاثنين بإبرة. بالنسبة لتوليد القطيرات ، ضع الطرف الآخر من أنبوب كلوريد البولي فينيل في المرحلة المستمرة ، وقم بعلاجه باستخدام الغراء فوق البنفسجي لسد الفجوات في المفصل. الآن خذ حقنة 50 ملليلتر لتحميل المرحلة المستمرة ، ومحقنة خمسة ملليلتر لتشكيل مستحلب.ثم اضبط معدلات تدفق المرحلة المستمرة على ملليلترين في الدقيقة ، ومراحل التشتت عند 0.08 ملليلتر في الدقيقة. ضع دورقا بحجم 500 ملليلتر في حمام ثلجي ، واملأه بمحلول مائي من كحول البولي فينيل المبرد مسبقا. لإعداد المستحلب ، قم على الفور بصب محلول الجيلاتين المائي في محلول DCM من PLGA ، واستحلاب باستخدام جهاز الموجات فوق الصوتية.ثم اضبط الطاقة بالموجات فوق الصوتية إلى 400 واط ، وإجمالي وقت المعالجة إلى 90 ثانية ، وقم بتغيير موضع المسبار باستمرار يدويا. قم بتثبيت المستحلب الناتج لشفط المحاقن وتوليد القطيرات في حوالي 20 دقيقة. بعد العلاج بالموجات فوق الصوتية ، قم بتحميل المستحلب المحضر بسرعة في حقنة خمسة ملليلتر في منصة الموائع الدقيقة وأدخل مستحلب زيت الماء غير المستقر في جهاز الموائع الدقيقة كمرحلة متقطعة.في الوقت نفسه ، استخدم المحلول المائي لكحول البولي فينيل كمرحلة مستمرة. بعد حقن أجزاء مناسبة من المستحلب في جهاز الموائع الدقيقة ، قم بجمع الغلاف المجهري الذي يحتوي على المستحلب في الجزء السفلي من كوب التجميع ووضع العينة عند أربع درجات مئوية بين عشية وضحاها لمزيد من الاستقرار. قم بتطبيع الميكروسفير المخزن إلى درجة حرارة الغرفة وتخلص من DCM المتبقي عن طريق التحريك بقضيب زجاجي لمدة ساعة واحدة عند 60 دورة في الدقيقة.ثم ، قم بصب مرحلة التجميع بعناية في كوب 500 ملليلتر واغسل كحول البولي فينيل المتبقي من سطح المجهرية المسامية بالماء منزوع الأيونات ثلاث مرات. قم بإذابة الجيلاتين الملفوف في العمود الفقري PLGA عن طريق وضع الميكروسفير PLGA في الحمام المائي عند 37 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. ثم قم بإزالة الجيلاتين المتبقي عن طريق شطف الميكروسفير الناتج بالماء منزوع الأيونات مرتين ، وقم بتبريده مسبقا لتجميده عند 80 درجة مئوية تحت الصفر لمدة 24 ساعة.وعرضت الميكروسفير المسامية عالية الانفتاح القائمة على PLGA أحجاما تتراوح بين 350 و 500 ميكرومتر مع مسام عشوائية الحجم تتراوح من 10 إلى 100 ميكرومتر ، ونوافذ مترابطة ، والتي يمكن أن تسهل الكفاءة العالية في نقل نفايات التمثيل الغذائي للأكسجين. التزمت الخلايا الجذعية الوسيطة لنخاع العظم المستزرعة داخل الميكروسفير المسامي عالي الانفتاح القائم على PLGA بالسقالات في يوم واحد ، مما يمثل قدرات التصاق وهجرة واسعة النطاق للخلايا. أظهر تلطيخ يوديد الكالسيوم-AM والبروبيديوم أن الخلايا حية وموزعة بشكل موحد.من الضروري ضبط الطاقة فوق الصوتية وموضع المسبار. إن الإنتاج القابل للتكرار للكرات الدقيقة المسامية عالية الانفتاح القائمة على PLGA سيمهد الطريق لبناء رسوم بيانية على الرف للحث على التجديد أو فحص الأدوية.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

ميكروفلويديك الخلاطات لدراسة طي البروتين

The process by which a protein folds into its native conformation is highly relevant to biology and human health yet still poorly understood. One reason ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

الضغط خلية باعتبارها قوية، ميكروفلويديك بين الخلايا توصيل منصة

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

Porous Silicon Microparticles for Delivery of siRNA Therapeutics

مسامية السيليكون المجهرية الدقيقة لتسليم سيرنا التداوي

Small interfering RNA (siRNA) can be used to suppress gene expression, thereby providing a new avenue for the treatment of various diseases. However, the ...

Fabricating Cotton Analytical Devices

افتعال القطن الأجهزة التحليلية

A robust, low-cost analytical device should be user-friendly, rapid, and affordable. Such devices should also be able to operate with scarce samples and ...

A Microfluidic Model of Biomimetically Breathing Pulmonary Acinar Airways

نموذج ميكروفلويديك من Biomimetically التنفس الرئوي عنيبية الخطوط الجوية

Quantifying respiratory flow characteristics in the pulmonary acinar depths and how they influence inhaled aerosol transport is critical towards ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

اختﻻق الهلاميات المائية ثيرموريسبونسيفي القابلة للتحلل في جداول طول متعددة عن طريق رد الفعل البثق، ميكروفلويديكس، التجميع الذاتي، واليكتروسبينينج

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

متعدد خطوة الطباعة التصويرية متغير الطول لمحكم بصمام متعدد الأجهزة ميكروفلويديك

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

منصة ميكروفلويديك مع تعدد كشف الالكترونية لتتبع المكانية من الجسيمات

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls

قناة موائع جزيئية إعادة التشكيل مع سيديوالس ديسكريتيزيد Pin

Microfluidic components need to have various shapes to realize different key microfluidic functions such as mixing, separation, particle trapping, or ...

Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor

تصميم أفلام السيليكون مسامية كحاملة لعامل نمو العصب

Despite the great potential of NGF for treating neurodegenerative diseases, its therapeutic administration represents a significant challenge as the ...