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 ו- AZC מכירים בתמיכה כספית מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (NSFC, 32071323, 81971734 ו- U1605225) ותוכנית לצוות מחקר חדשני במדע וטכנולוגיה באוניברסיטת מחוז פוג'יאן. YSZ לא נתמך על ידי אף אחת מתוכניות אלה ולא קיבל תשלום מכל סוג שהוא; במקום זאת, תמיכה ממכון המחקר בריגהם זוכה להכרה.

1. הכנת פתרונות
<ol><li>הכינו את תמיסת מלאי ה-PVA מראש על ידי חימום תמיסת ה-PVA באמבט מים בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס ולאחר מכן הכנסתה למקרר בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. יש לקרר לטמפרטורת החדר (RT) לשימוש ניסיוני.</li>
	<li>הכן את תחליב-מבשר על ידי הוספת תמיסת הג'לטין המימית (1 מ"ל, 7.5%, w/v) לשלב האו?...

<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>

מאמר זה מתאר אסטרטגיה יעילה לייצור ארכיטקטורות מבוססות PLGA, כלומר PLGA-HOPMs. יש לציין כי יש לנקוט בזהירות במספר צעדים קריטיים, כולל הימנעות מהתנשאות ממס של PLGA והתאמה עדינה של הכוח הקולי למצב המטרה במהלך הכנת התחליב. בנוסף, מוצא נוזלי של מזרק 20 מ"ל יכול להיות מותאם במידה מסוימת כדי לפתור את הפרדת ...

מיקרוספרות עמוסות תאים מציעות יתרונות חיוביים, כגון יכולת שימור תאים משופרת באתרה, אספקה יעילה של תאים, ויכולת נוספת של התפשטות תאים in vivo1. עד כה, נערכו מחקרים רבים לפיתוח מבנה פיגומים מוצלח לתמיכה בסביבה תורמת לתאים להתחדשות רקמות או ליישומי סינון תרופות2. עם זאת, סביבת היפוקסיה היא לעתים קרובות בלתי נמנעת בפנים עקב אספקה מספקת של חומרים מזינים / חמצן והצטברות פסולת מטבולית3. כדי להתגבר על בעיות אלה, מיקרוספרות נקבוביות מאוד (PMs) פותחו באמצעות ביו-חומריםשונים 4,5,6. בנוסף, בתרבות דינמית, הפיגומים סובלים מלחץ גזירה מוגזם7, והמצב הלא יציב של מדיום התרבית עלול לשבור את הנאמנות של PMs. לחלופין, ניתן להשתמש בפולי (חומצה לקטית-קו-גליקולית) (PLGA) לעיבוד PMs עם חוזק מכני טוב לתרבית דינמית1. לדוגמה, הדגמנו הזרקה משותפת של מיובלסט עכבר (C2C12) עמוס PLGA פתוח מאוד PMs (HOPMs) ותאי אנדותל של ורידים אנושיים (HUVEC) עמוסי פולי(אתילן גליקול) מיקרורודים חלולים כדי לרפא אובדן שריר נפחי, ולהשיג שיפור מדהים של התחדשות שרירי השלד באתרו 8.
יש לציין כי PMs מאופיינים בשטחי פנים גדולים ונקבוביות גבוהות, וזה עניין ספציפי להידבקות תאים וצמיחה לקראת אספקת תאים זעיר פולשנית9. לאור היבטים אלה, נעשה שימוש בחומרים שונים בעלי תאימות ביולוגית כדי לייצר אתה-PMs 10,11. ה-PMs הניתנים לתכנון יחד עם תאים מציעים הידבקות מצוינת, חוזק מכני ניכר וחלונות מחוברים מאוד, שיכולים לשפר את התפשטות התאים לתיקון רקמות פגומות12. בהקשר זה, טכנולוגיות שונות פותחו גם כדי לייצר כדורים נקבוביים13,14. מצד אחד, PMs הופקו באמצעות חומרים יוצרי גז, כגון NH4HCO3, אשר רוסנו עקב קישוריותמספקת 15,16,17. מאידך גיסא, PMs נגזו ישירות לאחר אמולסיפיקציה, מה שהוביל לפולידיספרס PMs18. בסופו של דבר, הטכנולוגיה המיקרופלואידית של הטיפות המבוססת על גישת האמולסיה-טמפלציה היא אולי שיטה יעילה לבניית PMs, מכיוון שלעתים קרובות היא גורמת לחלקיקים בגודל אחיד19. יש לציין כי התכונות המורפולוגיות של המיקרוספרות תלויות לעתים קרובות באיכות טיפות האמולסיה הנוצרות (כלומר, מים בשמן, W/O, או שמן במים, O/W), אשר עשויות להשפיע באופן משמעותי על תכונות הביו-חומרים20. ראוי לציין כי ניתן ליישם את הפלטפורמה המיקרופלואידית שתוכננה מראש כדי ליצור את המיקרופייברים או המיקרוספרות. לדוגמה, Yu et al. הדגימו ייצור של מבנים מיקרו-פיסיביים עמוסי תאים המבוססים על פלטפורמות מיקרופלואידיות מבוססות נימים, אשר יכולות לשמש להרכבת רשתות תאיות לחיקוי רקמות טבעיות21. במקרה אחר, Ye et al. ייצרו מיקרו-קפסולות גבישים פוטוניים על ידי שכפול תבנית של חרוזי גביש קולואידיים סיליקה באמצעות טכנולוגיות מיקרופלואידיות, שיכלו להתגבר על מגבלות רבות של טכניקות עכשוויות הדורשות תיוג מורכב ומנגנון ספציפי22.
ואכן, הרציונל מאחורי השימוש בטכניקה זו נובע מיתרונות שונים, כגון היותה נוחה באופיה, שאינה דורשת ציוד מתוחכם, והנוחות שלה בסינתזה של PMs בגודל אחיד ליישומי אספקת תאים ורפואה רגנרטיבית. בהקשר זה, עם רכיבים שתוכננו מראש של תחליב-טמפלאט, ניתן לקבל בנוחות PMs עם נקבוביות גבוהות וקישוריות מהתקן מיקרופלואידי המורכב מצינורות פולי(ויניל כלוריד) (PVC), נימי זכוכית ומחט. תחליב-מבשר W/O מוכן על ידי הומוגניזציה של תמיסה מימית של ג'לטין ותמיסה אורגנית של PLGA. על ידי הזרקה סלקטיבית של החלק הישים של האמולסיה לתוך הפלטפורמה המיקרופלואידית, ה- PMs עם גדלי חלקיקים אחידים ונקבוביות מחוברות זו לזו לאורך פני השטח לפנים מפוברקים. הפרוטוקול הנוכחי נועד לייצר את ה-PLGA-HOPMs על ידי תחליב-טמפלינג בפלטפורמה המיקרופלואידית. ההערכה היא כי פרוטוקול זה מאפשר ייצור ניתן לשחזור של PLGA-HOPMs ועשוי להיות ישים בתחומים הקשורים שלהם של הנדסת רקמות ובדיקת תרופות.

<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

בהשוואה לפיגומים בתפזורת והזרקה ישירה של תאים בלבד, היחידות המודולריות הניתנות להזרקה זכו לעניין עצום בתיקון רקמות לא תקינות בשל הנוחות באריזות התאים, שימור תאים משופר ופולשניות מינימלית. יתר על כן, הקונפורמציה הנקבובית של נשאים זעירים אלה יכולה לשפר את חילופי הבינוניים ולשפר את רמת חומרי המזון ואספקת החמצן. המחקר הנוכחי ממחיש את הייצור הנוח של מיקרוספרות נקבוביות פתוחות מאוד (PLGA-HOPMs) המבוססות על פולי(חומצה לקטית-קו-גליקולית) על ידי הטכנולוגיה המיקרופלואידית של facile עבור יישומי העברת תאים. ה- PLGA-HOPMs החד-ממדיים שהתקבלו היו בעלי גודל חלקיקים של ~ 400 מיקרומטר ונקבוביות פתוחות של ~ 50 מיקרומטר עם חלונות מחוברים. בקצרה, טיפות השמן המתחלבות (תמיסת PLGA בדיכלורומתאן, DCM), עטופות בפאזה המימית של ג'לטין 7.5% (w/v), הוכנסו לתמיסה המימית של 1% (w/v) פולי(ויניל אלכוהול) (PVA) הזורם באופן רציף דרך הזרבובית הקואקסיאלית במערך המיקרופלואידי המותאם אישית. לאחר מכן, המיקרוספרות היו נתונות להליכי מיצוי ממסים וליופיליזציה, וכתוצאה מכך לייצור HOPMs. יש לציין כי פורמולציות שונות (ריכוזים של PLGA ופורוגן) ופרמטרים לעיבוד (כוח תחליב, מד מחט וקצב זרימה של פאזה מפוזרת) ממלאים תפקידים מכריעים באיכויות ובמאפיינים של ה- PLGA HOPMs המתקבלים. יתר על כן, ארכיטקטורות אלה עשויות לתמצת רמזים ביוכימיים שונים אחרים, כגון גורמי גדילה, לגילוי תרופות מורחב וליישומים של התחדשות רקמות.

בהתבסס על עבודה קודמת שביצעה אופטימיזציה של הפרמטרים העיקריים1, PLGA הומסה בממס DCM הניתן לאידוי. תחליב ה- W/O הראשוני הוכן על ידי הומוגניזציה עם ג'לטין תחת טיפול בדיקה קולי. המבנה הזורם המשותף המותאם אישית הורכב בצורה פשטנית, שבה נעשה שימוש במזרק כדי להציג את הזרימות ללא הרף. יתר על...

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

הפרוטוקול הנוכחי מתאר ייצור של מיקרוספרות נקבוביות פתוחות מאוד (HOPMs) המבוססות על פולי(חומצה לקטית-קו-גליקולית) באמצעות טכנולוגיית מיקרופלואידית מבוססת תחליב יחיד. למיקרוספרות אלה יש יישומים פוטנציאליים בהנדסת רקמות ובבדיקת תרופות.

ייצור מיקרוספרות נקבוביות פתוחות במיוחד (HOPMs) באמצעות טכנולוגיה מיקרופלואידית

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

בפרוטוקול זה אנו מדגימים הליך יעיל לייצור מיקרוספרות נקבוביות פתוחות מאוד מבוססות PLGA, המציעות מספר יתרונות כמו נוחות של תאי אריזה, שימור תאים משופר ופולשניות מינימלית. המיקרוספרות הנקבוביות החד-ממדיות המבוססות על PLGA היו בעלות גודל חלקיקים של כ-400 מיקרומטר ונקבוביות פתוחות של כ-50 מיקרומטר עם חלונות מחוברים לשיפור יעילות שימור התאים. מיקרו-קרוואנים זעיר-פולשניים אלה עשויים לתמוך בפלטפורמה של מודל גידולי תלת-ממדי מורכב לבדיקת תרופות וכלים קלים לבניית מיקרו-רקמות עמוסות תאים להתחדשות רקמות.גישה זו היא די קלה, שכן המכשיר microfluidic ניתן להרכיב צינורות פוליוויניל כלוריד, נימי זכוכית, מחט. מי שידגים את ההליך יהיה שנג-צ'אנג לואו, דוקטורנט במעבדה. התחילו בבניית גנרטור מיקרופלואידי בזרימה משותפת באמצעות נימי זכוכית, צינורות פוליוויניל כלוריד ומחט חלוקה של 26 מדים.לאחר מכן חברו את נימי הזכוכית לקצה צינור הפוליוויניל כלוריד, ונקבו את החיבור בין השניים במחט. עבור יצירת טיפות, מניחים את הקצה השני של צינור הפוליוויניל כלוריד בפאזה הרציפה, ומרפאים עם הדבק האולטרה סגול כדי לאטום את הרווחים במפרק. עכשיו לקחת מזרק 50 מיליליטר לטעון את השלב הרציף, מזרק חמישה מיליליטר עבור היווצרות תחליב.לאחר מכן קבעו את קצבי הזרימה של הפאזה הרציפה על שני מיליליטר לדקה, ואת שלבי הפיזור על 0.08 מיליליטר לדקה. מניחים של 500 מיליליטר באמבט קרח, וממלאים אותה בתמיסה מימית של אלכוהול פוליוויניל מקורר מראש. כדי להכין את התחליב, מיד decant את תמיסת ג'לטין מימי לתוך פתרון DCM של PLGA, ו emulsify באמצעות המכשיר קולי.לאחר מכן התאם את ההספק העל-קולי ל-400 וואט, ואת זמן העיבוד הכולל ל-90 שניות, ושנה כל הזמן את מיקום הבדיקה באופן ידני. ייצוב התחליב שנוצר עבור יניקה מזרק ויצירת טיפות תוך כ-20 דקות. לאחר טיפול קולי, לטעון במהירות את תחליב מוכן במזרק חמישה מיליליטר בפלטפורמה microfluidic ולהציג את תחליב שמן מים יציב לתוך המכשיר microfluidic כמו פאזה רציפה.בו זמנית, להשתמש בתמיסה מימית של אלכוהול פוליוויניל כמו פאזה רציפה. לאחר הזרקת חלקים מתאימים של האמולסיה לתוך המכשיר המיקרופלואידי, אספו את המיקרוספרה המכילה את האמולסיה בתחתית האיסוף והניחו את הדגימה בארבע מעלות צלזיוס למשך הלילה לייצוב נוסף. נרמל את המיקרוספרות המאוחסנות לטמפרטורת החדר ובטל את שאריות ה- DCM על ידי ערבוב עם מוט זכוכית למשך שעה אחת ב- 60 סל"ד.לאחר מכן, דפקו בזהירות את שלב האיסוף בכוס של 500 מיליליטר ושטפו את שאריות האלכוהול הפוליוויניל מפני השטח של מיקרוספרות נקבוביות עם מים שעברו דה-יוניזציה. ממיסים את הג'לטין העטוף בעמוד השדרה של PLGA על ידי הצבת המיקרוספרות של PLGA באמבט המים בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. לאחר מכן מסירים את שאריות הג'לטין על ידי שטיפת המיקרוספרות המתקבלות במים שעברו דה-יוניזציה פעמיים, ומצננים מראש לליופיליזציה במינוס 80 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות.המיקרוספרות הנקבוביות הפתוחות מאוד המבוססות על PLGA הציגו גדלים של 350 עד 500 מיקרומטר עם נקבובית בגודל שרירותי של 10 עד 100 מיקרומטר, וחלונות מחוברים, מה שיכול להקל על יעילות גבוהה בהובלת פסולת מטבולית של חמצן. תאי הגזע המזנכימליים של מח העצם שגודלו בתרבית בתוך המיקרוספרות הנקבוביות הפתוחות מאוד המבוססות על PLGA נדבקו לפיגומים ביום אחד, ומייצגים יכולות הידבקות ונדידה נרחבות של תאים. הכתמים של סידן-AM ופרופידיום יודיד הראו שהתאים חיים ומופצים באופן אחיד.זה חיוני כדי להגדיר את הכוח קולי ואת המיקום של הבדיקה. הייצור הניתן לשחזור של מיקרו-כדורים נקבוביים פתוחים מאוד מבוססי PLGA יסלול את הדרך לבניית גרפים מהמדף כדי לגרום להתחדשות או לסינון תרופות.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

מערבלים microfluidic ללימוד קיפול חלבונים

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

לוחץ תא כחזק, Microfluidic תאית פלטפורמה להצגה

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

הנקבובי הסיליקון microparticles למשלוח Therapeutics siRNA

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

בודה כותנה התקנים אנליטית

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

מודל Microfluidic של Biomimetically נשימה ריאתי acinar איירווייס

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

בדיית Thermoresponsive Hydrogels מתכלה-פיסיקליות מרובים באמצעות שחול תגובתי, מיקרופלואידיקה, הרכבה עצמית, 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

פוטו-ליתוגרפיה גובה רב שלבי משתנה עבור Valved רב שכבתי מכשירים microfluidic

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

פלטפורמת microfluidic עם איתור Multiplexed אלקטרוני למערכות מעקב מרחבית של חלקיקים

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

ערוץ Microfluidic reconfigurable עם ובמכסה 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

עיצוב הסיליקון הנקבובי סרטים כמו נשאים של גורם הגדילה העצבי

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