Name: fabricating highly open porous microspheres (hopms) via microfluidic technology
Uploaded: 2022-05-16T15:00:00
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SCL, YW, RKK et AZC reconnaissent le soutien financier de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (NSFC, 32071323, 81971734 et U1605225) et du Programme pour l’équipe de recherche innovante en science et technologie de l’Université de la province du Fujian. YSZ n’a bénéficié d’aucun de ces programmes et n’a reçu aucun paiement; au lieu de cela, le soutien du Brigham Research Institute est reconnu.

1. Préparation des solutions
<ol><li>Préparer la solution mère de PVA à l’avance en chauffant la solution de PVA dans un bain-marie à 80 °C et en la plaçant ensuite au réfrigérateur à 4 °C. Refroidir à température ambiante (RT) pour une utilisation expérimentale.</li>
	<li>Préparer le précurseur de l’émulsion en ajoutant la solution aqueuse de gélatine (1 mL, 7,5 %, p/v) à la phase organique de PLGA (2 mL, 2 %, p/v dans le dichlorométhane, DCM) (voir le tableau des mati...

<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>

Cet article décrit une stratégie efficace pour fabriquer des architectures basées sur PLGA, à savoir les PLGA-HOPM. Il est à noter que plusieurs étapes critiques doivent être prises avec soin, notamment éviter la volatilisation par solvant de la PLGA et ajuster en douceur la puissance ultrasonore à la position cible lors de la préparation de l’émulsion. De plus, la sortie liquide de la seringue de 20 mL peut être ajustée dans une certaine mesure pour résoudre la séparation de phase des précurseurs émul...

Les microsphères chargées de cellules offrent des avantages favorables, tels qu’une capacité de rétention cellulaire accrue in situ, une livraison efficace des cellules et une capacité ultérieure de prolifération cellulaire in vivo1. À ce jour, de nombreuses recherches ont été avancées pour développer une structure d’échafaudage efficace afin de soutenir un environnement propice aux cellules pour la régénération tissulaire ou les applications de criblagede médicaments 2. Cependant, l’environnement hypoxique est souvent inévitable à l’intérieur en raison d’un apport insuffisant de nutriments / oxygène et d’une accumulation de déchets métaboliques3. Pour pallier ces problèmes, des microsphères (PM) hautement poreuses ont été développées à partir de divers biomatériaux 4,5,6. De plus, dans la culture dynamique, les échafaudages souffrent d’une contrainte de cisaillement excessive7, et l’état instable du milieu de culture peut briser la fidélité des particules. Alternativement, l’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) pourrait être utilisé pour traiter les particules ayant une bonne résistance mécanique pour la culture dynamique1. Par exemple, nous avons démontré la co-injection de myoblastes de souris (C2C12) chargés de particules hautement ouvertes (HOPM) PLGA et de microtiges creuses en poly(éthylène glycol) chargées de cellules endothéliales ombilicales humaines (HUVEC) pour guérir la perte musculaire volumétrique, obtenant une amélioration remarquable de la régénération des muscles squelettiques in situ 8.
Notamment, les particules sont caractérisées par de grandes surfaces et des porosités élevées, ce qui présente un intérêt particulier pour l’adhésion cellulaire et la croissance vers une livraison cellulaire mini-invasive9. Compte tenu de ces aspects, divers matériaux biocompatibles ont été utilisés pour fabriquer les particules10,11. Ces particules concevables cocultivées avec des cellules offrent une excellente adhérence, une résistance mécanique considérable et des fenêtres hautement interconnectées, ce qui pourrait améliorer la prolifération cellulaire pour réparer les tissus endommagés12. À cet égard, diverses technologies ont également été développées pour fabriquer des sphères poreuses13,14. D’une part, les particules ont été produites à l’aide d’agents formant des gaz, tels que NH4HCO3, qui ont été limités en raison d’une interconnectivité insuffisante15,16,17. D’autre part, les particules ont été directement cisaillées après émulsification, ce qui a conduit à des particules polydispersées18. En fin de compte, la technologie microfluidique des gouttelettes basée sur l’approche de l’émulsion-templation est peut-être une méthode efficace pour construire des particules, car elle aboutit souvent à des particules de taille uniforme19. Notamment, les attributs morphologiques des microsphères dépendent souvent de la qualité des gouttelettes d’émulsion générées (c.-à-d. eau dans l’huile, E/S, ou huile dans eau, H/E), ce qui peut affecter de manière significative les attributs des biomatériaux20. Il convient de noter que la plate-forme microfluidique préconçue peut être appliquée pour générer les microfibres ou les microsphères. Dans un cas, Yu et al. ont démontré la production de structures microfibreuses chargées de cellules basées sur des plateformes microfluidiques capillaires, qui pourraient être utilisées pour assembler des réseaux cellulaires pour imiter les tissus naturels21. Dans un autre cas, Ye et al. ont fabriqué des microcapsules de cristaux photoniques par la reproduction matricielle de billes de cristal colloïdal de silice grâce à des technologies microfluidiques, ce qui pourrait surmonter de nombreuses limites des techniques actuelles qui nécessitent un étiquetage complexe et des appareils spécifiques22.
En effet, la raison d’être de l’utilisation de cette technique est due à divers avantages, tels que la facilité de nature, l’absence d’équipement sophistiqué et sa commodité dans la synthèse de particules de taille uniforme pour l’administration cellulaire et les applications de médecine régénérative. Dans ce contexte, avec des composants préconçus de modèle d’émulsion, les particules à haute porosité et interconnectivité peuvent être facilement obtenues à partir d’un dispositif microfluidique assemblé à partir de tubes en poly(chlorure de vinyle) (PVC), d’un capillaire en verre et d’une aiguille. Un précurseur d’émulsion W/O est préparé en homogénéisant une solution aqueuse de gélatine et une solution organique de PLGA. En injectant sélectivement la partie applicable de l’émulsion dans la plate-forme microfluidique, les particules avec des tailles de particules uniformes et des pores interconnectés de toute la surface vers l’intérieur sont fabriquées. Le présent protocole vise à fabriquer les PLGA-HOPM par émulsion-templation dans la plate-forme microfluidique. On pense que ce protocole permet la production reproductible de PLGA-HOPM et sera potentiellement applicable dans leurs domaines connexes de l’ingénierie tissulaire et du criblage de médicaments.

<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

Par rapport aux échafaudages en vrac et à l’injection directe de cellules seules, les unités modulaires injectables ont suscité un énorme intérêt pour la réparation des tissus défectueux en raison de la commodité de l’emballage des cellules, de l’amélioration de la rétention cellulaire et du caractère invasif minimal. De plus, la conformation poreuse de ces transporteurs microscopiques pourrait améliorer l’échange de milieu et améliorer le niveau de nutriments et d’oxygène. La présente étude illustre la fabrication pratique de microsphères poreuses hautement ouvertes à base de poly(acide lactique-co-glycolique) (PLGA-HOPM) par la technologie microfluidique facile pour les applications d’administration cellulaire. Les PLGA-HOPM monodispersés qui en résultaient possédaient des tailles de particules de ~400 μm et des pores ouverts de ~50 μm avec des fenêtres interconnectées. En bref, les gouttelettes d’huile émulsionnées (solution PLGA dans le dichlorométhane, DCM), enveloppées avec la phase aqueuse de gélatine à 7,5% (p / v), ont été introduites dans la solution aqueuse de poly(alcool vinylique) (PVA) à flux continu à 1% (p/v) à travers la buse coaxiale dans la configuration microfluidique personnalisée. Par la suite, les microsphères ont été soumises à des procédures d’extraction par solvant et de lyophilisation, ce qui a entraîné la production de HOPM. Notamment, diverses formulations (concentrations de PLGA et de porogène) et paramètres de traitement (pouvoir émulsifiant, jauge d’aiguille et débit de phase dispersée) jouent un rôle crucial dans les qualités et les caractéristiques des HOPM PLGA résultants. De plus, ces architectures pourraient potentiellement encapsuler divers autres indices biochimiques, tels que les facteurs de croissance, pour des applications étendues de découverte de médicaments et de régénération tissulaire.

Sur la base de travaux antérieurs qui ont optimisé les principaux paramètres1, la PLGA a été dissoute dans le solvant DCM évaporable. L’émulsion primaire E/S a été préparée par homogénéisation avec de la gélatine sous traitement par sonde ultrasonique. La structure fluidique de coflux personnalisée a été assemblée de manière simpliste, dans laquelle une seringue a été utilisée pour introduire les flux en permanence. De plus, des procédures de rinçage suffisantes ont été...

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Fabricating Highly Open Porous Microspheres HOPMs via Microfluidic Technology

Le présent protocole décrit la fabrication de microsphères poreuses hautement ouvertes (HOPM) à base de poly(acide lactique-co-glycolique) au moyen de la technologie microfluidique facile basée sur la formulation à émulsion unique. Ces microsphères ont des applications potentielles dans l’ingénierie tissulaire et le criblage de médicaments.

Fabrication de microsphères poreuses hautement ouvertes (HOPM) via la technologie microfluidique

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

Dans ce protocole, nous démontrons une procédure efficace pour la fabrication de microsphères poreuses hautement ouvertes à base de PLGA, qui offrent plusieurs avantages tels que la commodité des cellules d’emballage, une meilleure rétention cellulaire et un caractère invasif minimal. Les microsphères poreuses hautement ouvertes monodispersées à base de PLGA qui en résultaient possédaient des tailles de particules d’environ 400 micromètres et des pores ouverts d’environ 50 micromètres avec des fenêtres d’interconnexion pour une meilleure efficacité de rétention cellulaire. Ces microtransporteurs mini-invasifs peuvent soutenir une plate-forme d’un modèle tumoral 3D complexe pour le dépistage de médicaments et des outils faciles pour construire des micro-tissus chargés de cellules pour la régénération tissulaire.Cette approche est assez simple, car le dispositif microfluidique peut être assemblé à partir d’un tube en polychlorure de vinyle, d’un capillaire en verre et d’une aiguille. La démonstration de la procédure sera Sheng-Chang Luo, doctorant dans le laboratoire. Commencez par construire un générateur microfluidique à coflux à l’aide d’un capillaire en verre, de tubes en polychlorure de vinyle et d’une aiguille de distribution de calibre 26.Ensuite, connectez le capillaire en verre à l’extrémité du tube en polychlorure de vinyle et percez la connexion entre les deux avec une aiguille. Pour la génération de gouttelettes, placez l’autre extrémité du tube de polychlorure de vinyle dans la phase continue et durcissez avec la colle ultraviolette pour sceller les espaces au niveau du joint. Prenez maintenant une seringue de 50 millilitres pour charger la phase continue et une seringue de cinq millilitres pour la formation d’émulsion.Ensuite, réglez les débits de la phase continue à deux millilitres par minute et les phases de dispersion à 0,08 millilitre par minute. Placez un bécher de 500 millilitres dans un bain de glace et remplissez-le d’une solution aqueuse d’alcool polyvinylique prérefroidie. Pour préparer l’émulsion, décantez immédiatement la solution aqueuse de gélatine dans la solution DCM de PLGA et émulsionnez à l’aide du dispositif à ultrasons.Ajustez ensuite la puissance ultrasonore à 400 watts et le temps de traitement total à 90 secondes, et changez constamment la position de la sonde manuellement. Stabiliser l’émulsion résultante pour l’aspiration de la seringue et la génération de gouttelettes en environ 20 minutes. Après traitement par ultrasons, chargez rapidement l’émulsion préparée dans la seringue de cinq millilitres de la plate-forme microfluidique et introduisez l’émulsion d’huile d’eau instable dans le dispositif microfluidique en tant que phase discontinue.Simultanément, utiliser la solution aqueuse d’alcool polyvinylique comme phase continue. Après avoir injecté des portions appropriées de l’émulsion dans le dispositif microfluidique, prélever la microsphère contenant l’émulsion au fond du bécher collecteur et placer l’échantillon à quatre degrés Celsius pendant la nuit pour une stabilisation supplémentaire. Normaliser les microsphères stockées à température ambiante et éliminer le DCM résiduel en agitant avec une tige de verre pendant une heure à 60 RPM.Ensuite, décantez soigneusement la phase de collecte dans un bécher de 500 millilitres et lavez trois fois l’alcool polyvinylique résiduel de la surface des microsphères poreuses avec de l’eau désionisée. Dissoudre la gélatine enveloppée dans le squelette PLGA en plaçant les microsphères PLGA dans le bain-marie à 37 degrés Celsius pendant 30 minutes. Ensuite, retirez la gélatine résiduelle en rinçant deux fois les microsphères résultantes avec de l’eau désionisée et pré-refroidissez pour la lyophilisation à moins 80 degrés Celsius pendant 24 heures.Les microsphères poreuses hautement ouvertes à base de PLGA présentaient des tailles de 350 à 500 micromètres avec un pore de taille arbitraire de 10 à 100 micromètres et des fenêtres interconnectées, ce qui pourrait faciliter une efficacité élevée dans le transport des déchets métaboliques de l’oxygène. Les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse cultivées dans les microsphères poreuses hautement ouvertes à base de PLGA ont adhéré aux échafaudages en une journée, ce qui représente des capacités d’adhésion et de migration étendues des cellules. La coloration à l’iodure de calcium-AM et de propidium a montré que les cellules sont vivantes et distribuées uniformément.Il est essentiel de régler la puissance ultrasonore et la position de la sonde. La production reproductible de microsphères poreuses hautement ouvertes à base de PLGA ouvrira la voie à la construction de graphiques prêts à l’emploi pour induire la régénération ou le criblage de médicaments.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Recherche

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