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

SCL, YW, RKK en AZC erkennen financiële steun van de National Natural Science Foundation of China (NSFC, 32071323, 81971734 en U1605225) en het Programma voor innovatief onderzoeksteam in wetenschap en technologie aan de Fujian Province University. YSZ werd niet ondersteund door een van deze programma's en ontving geen betaling van welke aard dan ook; in plaats daarvan wordt de steun van het Brigham Research Institute erkend.

1. Bereiding van oplossingen
<ol><li>Bereid de PVA-stamoplossing van tevoren door de PVA-oplossing in een waterbad van 80 °C te verwarmen en vervolgens bij 4 °C in de koelkast te plaatsen. Koel af tot kamertemperatuur (RT) voor experimenteel gebruik.</li>
	<li>Bereid de emulsie-precursor door de waterige gelatine-oplossing (1 ml, 7,5%, w/v) toe te voegen aan de organische fase van PLGA (2 ml, 2%, w/v in dichloormethaan, DCM) (zie materiaaltabel). OPMERKING: Over het algemeen omva...

<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>

Dit artikel beschrijft een efficiënte strategie om PLGA-gebaseerde architecturen te fabriceren, namelijk de PLGA-HOPMs. Opgemerkt moet worden dat verschillende kritieke stappen zorgvuldig moeten worden genomen, waaronder het vermijden van oplosmiddelvervluchtiging van PLGA en een zachte aanpassing van het ultrasone vermogen aan de doelpositie tijdens de voorbereiding van de emulsie. Bovendien kan de vloeistofuitlaat van de spuit van 20 ml tot op zekere hoogte worden aangepast om de fasescheiding van geëmulgeerde precur...

Celbeladen microsferen bieden gunstige voordelen, zoals verbeterde celretentiecapaciteit in situ, efficiënte levering van cellen en het daaropvolgende vermogen van celproliferatie in vivo1. Tot op heden zijn tal van onderzoeken naar voren gebracht voor het ontwikkelen van een succesvolle steigerstructuur ter ondersteuning van een gunstige omgeving voor cellen voor weefselregeneratie of medicijnscreeningtoepassingen2. De hypoxieomgeving is echter vaak onvermijdelijk in het interieur vanwege onvoldoende toevoer van voedingsstoffen / zuurstof en metabole afvalophoping3. Om deze problemen te overwinnen, zijn zeer poreuze microsferen (PM's) ontwikkeld met behulp van verschillende biomaterialen 4,5,6. Bovendien lijden de steigers in dynamische cultuur aan overmatige schuifspanning7 en kan de onstabiele toestand van het kweekmedium de betrouwbaarheid van PM's verbreken. Als alternatief kan poly (melk-co-glycolzuur) (PLGA) worden gebruikt om PM's met een goede mechanische sterkte voor dynamische cultuur te verwerken1. We toonden bijvoorbeeld co-injectie van muismyoblast (C2C12)-beladen PLGA zeer open PM's (HOPM's) en menselijke navelstrengatheliale cel (HUVEC)-beladen poly (ethyleenglycol) holle microstaafjes om volumetrisch spierverlies te genezen, waardoor een opmerkelijke verbetering van in situ skeletspierregeneratiewordt bereikt 8.
Met name PM's worden gekenmerkt door grote oppervlakten en hoge porositeiten, wat van specifiek belang is voor celadhesie en groei naar minimaal invasieve celafgifte9. Met het oog op deze aspecten zijn verschillende biocompatibele materialen gebruikt om de PM's10,11 te fabriceren. Deze ontwerpbare PM's gecocultureerd met cellen bieden een uitstekende hechting, aanzienlijke mechanische sterkte en sterk onderling verbonden vensters, die de celproliferatie voor het repareren van beschadigde weefsels kunnen verbeteren12. In dit verband zijn ook verschillende technologieën ontwikkeld om poreuze bollen te fabriceren13,14. Aan de ene kant werden PM's geproduceerd met behulp van gasvormende middelen, zoals NH4HCO3, die werden beperkt vanwege onvoldoende interconnectiviteit 15,16,17. Aan de andere kant werden PM's direct geschoren na emulgering, wat leidde tot polydisperse PM's18. Uiteindelijk is de druppelmicrofluïdische technologie op basis van de emulsie-templatingbenadering misschien een efficiënte methode voor het construeren van PM's, omdat het vaak resulteert in deeltjes van uniforme grootte19. Met name de morfologische eigenschappen van de microsferen zijn vaak afhankelijk van de kwaliteit van de gegenereerde emulsiedruppels (d.w.z. water-in-olie, W / O of olie-in-water, O / W), die de kenmerken van de biomaterialen aanzienlijk kunnen beïnvloeden20. Het is vermeldenswaard dat het vooraf ontworpen microfluïdische platform kan worden toegepast om de microvezels of microsferen te genereren. In een geval toonden Yu et al. de productie aan van met cellen beladen microfibrousstructuren op basis van capillaire microfluïdische platforms, die kunnen worden gebruikt om cellulaire netwerken samen te stellen voor het nabootsen van natuurlijke weefsels21. In een ander geval fabriceerden Ye et al. fotonische kristalmicrocapsules door de sjabloonreplicatie van silica colloïdale kristalparels door middel van microfluïdische technologieën, die veel beperkingen van de huidige technieken die complexe etikettering en specifieke apparatuur vereisen, zouden kunnen overwinnen22.
Inderdaad, de redenering achter het gebruik van deze techniek is te wijten aan verschillende voordelen, zoals gemakkelijk van aard zijn, geen geavanceerde apparatuur vereisen, en het gemak ervan bij het synthetiseren van PM's van uniforme grootte voor celafgifte en regeneratieve geneeskundetoepassingen. In deze context kunnen PM's met hoge porositeiten en interconnectiviteit met vooraf opnieuw ontworpen componenten van emulsie-templating gemakkelijk worden verkregen uit een microfluïdisch apparaat dat is samengesteld uit poly (vinylchloride) (PVC) buizen, een glazen capillair en een naald. Een W/O-emulsie-precursor wordt bereid door een waterige oplossing van gelatine en een organische oplossing van PLGA te homogeniseren. Door selectief het toepasselijke deel van de emulsie in het microfluïdische platform te injecteren, worden de PM's met uniforme deeltjesgroottes en onderling verbonden poriën over het hele oppervlak naar het binnenste vervaardigd. Het huidige protocol heeft tot doel de PLGA-HOPM's te fabriceren door emulsie-templating in het microfluïdische platform. Er wordt aangenomen dat dit protocol reproduceerbare productie van PLGA-HOPM's mogelijk maakt en mogelijk toepasbaar zal zijn op hun gerelateerde gebieden van tissue engineering en geneesmiddelenscreening.

<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

Vergeleken met bulksteigers en directe injectie van cellen alleen, hebben de injecteerbare modulaire eenheden enorme interesse gewekt in het repareren van slecht functionerende weefsels vanwege het gemak in de verpakking van cellen, verbeterde celretentie en minimale invasiviteit. Bovendien zou de poreuze conformatie van deze microschaaldragers de mediumuitwisseling kunnen verbeteren en het niveau van voedingsstoffen en zuurstofvoorraden kunnen verbeteren. De huidige studie illustreert de handige fabricage van poly (melkzuur-co-glycolzuur) -gebaseerde zeer open poreuze microsferen (PLGA-HOPMs) door de gemakkelijke microfluïdische technologie voor celafgiftetoepassingen. De resulterende monodispersed PLGA-HOPMs bezaten deeltjesgroottes van ~ 400 μm en open poriën van ~ 50 μm met onderling verbonden vensters. In het kort werden de geëmulgeerde oliedruppels (PLGA-oplossing in dichloormethaan, DCM), omwikkeld met de 7,5% (w /v) gelatine waterige fase, geïntroduceerd in de 1% (w / v) continu stromende poly (vinylalcohol) (PVA) waterige oplossing door het coaxiale mondstuk in de aangepaste microfluïdische opstelling. Vervolgens werden de microsferen onderworpen aan oplosmiddelextractie en lyofilisatieprocedures, wat resulteerde in de productie van HOPM's. Met name verschillende formuleringen (concentraties van PLGA en porogeen) en verwerkingsparameters (emulgerende kracht, naaldmeter en stroomsnelheid van gedispergeerde fase) spelen een cruciale rol in de kwaliteiten en kenmerken van de resulterende PLGA HOPMs. Bovendien kunnen deze architecturen mogelijk verschillende andere biochemische signalen inkapselen, zoals groeifactoren, voor uitgebreide medicijnontdekking en weefselregeneratietoepassingen.

Op basis van eerder werk dat de belangrijkste parametersoptimaliseerde 1, werd PLGA opgelost in het verdampingsbare DCM-oplosmiddel. De primaire W /O-emulsie werd bereid door homogeniseren met gelatine onder ultrasone sondebehandeling. De aangepaste co-flow fluidic structuur werd simplistisch geassembleerd, waarbij een spuit werd gebruikt om de stromen constant te introduceren. Bovendien werden voldoende spoelprocedures uitgevoerd om PVA en gelatine van PLGA-microsferen te elimineren (<strong clas...

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

Het huidige protocol beschrijft de fabricage van op poly (melkzuur-co-glycolzuur) gebaseerde zeer open poreuze microsferen (HOPM's) via de op single-emulsieformulering gebaseerde facile microfluïdische technologie. Deze microsferen hebben potentiële toepassingen in tissue engineering en drugsscreening.

Het fabriceren van zeer open poreuze microsferen (HOPM's) via microfluïdische technologie

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

In dit protocol demonstreren we een effectieve procedure voor het fabriceren van op PLGA gebaseerde, zeer open poreuze microsferen, die verschillende voordelen bieden, zoals het gemak van verpakkingscellen, verbeterde celretentie en minimale invasiviteit. De resulterende monodispersed PLGA-gebaseerde hoogopen poreuze microsferen bezaten deeltjesgroottes van ongeveer 400 micrometer en open poriën van ongeveer 50 micrometer met onderling verbonden vensters voor verbeterde celretentie-efficiëntie. Deze minimaal invasieve microdragers kunnen een platform van een ingewikkeld 3D-tumormodel ondersteunen voor medicijnscreening en gemakkelijke hulpmiddelen om celbeladen microweefsels te construeren voor weefselregeneratie.Deze aanpak is vrij gemakkelijk, omdat het microfluïdische apparaat kan worden geassembleerd uit polyvinylchloridebuizen, een glazen capillair en een naald. De procedure wordt gedemonstreerd door Sheng-Chang Luo, een promovendus in het laboratorium. Begin met het bouwen van een co-flow microfluïdische generator met behulp van een glazen capillair, polyvinylchloridebuizen en een doseernaald van 26 gauge.Verbind vervolgens het glazen capillair met het einde van de polyvinylchloridebuis en doorprik de verbinding tussen de twee met een naald. Plaats voor het genereren van druppels het andere uiteinde van de polyvinylchloridebuis in de continue fase en hard uit met de ultraviolette lijm om de openingen bij de verbinding af te dichten. Neem nu een spuit van 50 milliliter om de continue fase te laden en een spuit van vijf milliliter voor emulsievorming.Stel vervolgens de stroomsnelheden van de continue fase in op twee milliliter per minuut en de dispersiefasen op 0,08 milliliter per minuut. Plaats een bekerglas van 500 milliliter in een ijsbad en vul het met een voorgekoelde polyvinylalcohol waterige oplossing. Om de emulsie te bereiden, decanteert u onmiddellijk de waterige gelatine-oplossing in de DCM-oplossing van PLGA en emulgeert u met behulp van het ultrasone apparaat.Pas vervolgens het ultrasone vermogen aan op 400 watt en de totale verwerkingstijd op 90 seconden en verander de positie van de sonde voortdurend handmatig. Stabiliseer de resulterende emulsie voor spuitafzuiging en druppelgeneratie in ongeveer 20 minuten. Na ultrasone behandeling laadt u de voorbereide emulsie snel in de spuit van vijf milliliter in het microfluïdische platform en introduceert u de onstabiele waterolie-emulsie in het microfluïdische apparaat als de discontinu fase.Gebruik tegelijkertijd de waterige oplossing van polyvinylalcohol als de continue fase. Nadat u de juiste delen van de emulsie in het microfluïdische apparaat hebt geïnjecteerd, verzamelt u de microsfeer met de emulsie aan de onderkant van het verzamelbeker en plaatst u het monster 's nachts op vier graden Celsius voor verdere stabilisatie. Normaliseer de opgeslagen microsferen tot kamertemperatuur en elimineer de resterende DCM door een uur met een glazen staaf te roeren bij 60 RPM.Decanteer vervolgens voorzichtig de verzamelfase in een bekerglas van 500 milliliter en spoel de resterende polyvinylalcohol driemaal van het oppervlak van poreuze microsferen af met gedeïoniseerd water. Los de gelatine gewikkeld in de PLGA-ruggengraat op door de PLGA-microsferen gedurende 30 minuten in het waterbad bij 37 graden Celsius te plaatsen. Verwijder vervolgens de resterende gelatine door de resulterende microsferen twee keer met het gedeïoniseerde water te spoelen en koel voor lyofilisatie gedurende 24 uur af bij min 80 graden Celsius.De op PLGA gebaseerde zeer open poreuze microsferen vertoonden afmetingen van 350 tot 500 micrometer met een porie van willekeurige grootte van 10 tot 100 micrometer en onderling verbonden vensters, die een hoge efficiëntie in het transport van zuurstofmetabool afval zouden kunnen vergemakkelijken. De mesenchymale stamcellen van het beenmerg gekweekt binnen de op PLGA gebaseerde zeer open poreuze microsferen hechtten zich in één dag aan de steigers, wat uitgebreide hechtings- en migratiemogelijkheden van cellen vertegenwoordigt. De calcium-AM en propidiumjodide kleuring toonde aan dat de cellen levend zijn en gelijkmatig verdeeld.Het is essentieel om het ultrasone vermogen en de positie van de sonde in te stellen. De reproduceerbare productie van op PLGA gebaseerde, zeer open poreuze microbolletjes zal de weg vrijmaken om kant-en-klare grafieken te construeren om regeneratie of medicijnscreening te induceren.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

Microfluïdische Mixers voor het bestuderen van eiwitten vouwen

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

Cel Knijpen als een robuuste, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

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

Poreuze Silicon Micropartikels voor Levering van siRNA Therapeutics

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

Fabriceren Cotton Analytical Devices

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

Een microfluïdische Model van Biomimetically Breathing Pulmonary Acinaire Airways

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

Fabriceren van afbreekbaar Thermoresponsive Hydrogels op meerdere lengte schalen via reactieve extrusie, Microfluidics, zelf-assemblage en Electrospinning

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

Multi-stap Variabele Hoogte fotolithografie voor Valved Multilayer microfluïdische apparaten

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

Microfluïdische Platform met multiplexverzending elektronische detectie voor ruimtelijke Tracking van Deeltjes

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

Herconfigureerbare Microfluidic kanaal met zijwanden Pin-discretized

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

Ontwerpen van poreuze Silicon Films als dragers van de zenuw groeifactor

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