Name: fabricating highly open porous microspheres (hopms) via microfluidic technology
Uploaded: 2022-05-16T15:00:00
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SCL、YW、RKK、AZCは、中国国家自然科学財団(NSFC、32071323、81971734、およびU1605225)および福建省大学の科学技術革新研究チームプログラムからの財政的支援を認めています。YSZはこれらのプログラムのいずれによってもサポートされておらず、いかなる種類の支払いも受け取っていませんでした。代わりに,ブリガム・リサーチ・インスティテュートからの支援が認められています。

1.溶液の調製
<ol><li>PVA溶液を80°Cの水浴中で加熱し、続いて4°Cの冷蔵庫に入れることにより、PVA原液を予め調製する。 実験用に室温(RT)まで冷却します。</li>
	<li>ゼラチン水溶液(1 mL、7.5%、w / v)をPLGAの有機相(2 mL、2%、ジクロロメタン、DCM溶液)に加えて、エマルジョン前駆体を調製します(材料の表を参照)。 注:一般に、マイクロ流体技術は、ミクロスフェアを形成...

<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>

この記事では、PLGAベースのアーキテクチャ、つまりPLGA-HOPMを製造するための効率的な戦略について説明します。PLGAの溶媒揮発の回避およびエマルジョンの調製中の標的位置への超音波パワーの穏やかな調整を含む、いくつかの重要なステップを慎重に行わなければならないことに留意されたい。さらに、20mLシリンジの液体出口は、乳化前駆体の相分離を解決するためにある程度調整するこ?...

細胞を含んだミクロスフェアは、in situでの細胞保持能力の向上、細胞の効率的な送達、およびその後のin vivoでの細胞増殖能力などの好ましい利点を提供します1。現在までに、組織再生または薬物スクリーニングアプリケーションのための細胞の助長環境をサポートするための成功した足場構造を開発するために、多くの研究が提唱されてきました2。しかし、低酸素環境は、栄養素/酸素の供給不足と代謝廃棄物の蓄積のために、内部で避けられないことがよくあります3。これらの問題を克服するために、様々な生体材料を用いて高多孔性ミクロスフェア(PM)が開発されてきた4,5,6。さらに、動的培養では、足場は過度のせん断応力7に悩まされ、培地の不安定な状態はPMの忠実度を損なう可能性があります。 あるいは、ポリ(乳酸-co-グリコール酸)(PLGA)を使用して、動的培養用の機械的強度に優れたPMを処理することもできます1。例えば、マウス筋芽細胞(C2C12)を配合したPLGA高開放型PM(HOPM)とヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を配合したポリ(エチレングリコール)中空マイクロロッドを同時注射し、体積筋の喪失を治癒させることで実証し、in situ骨格筋再生の著しい改善を達成しました8。
特に、PMは大きな表面積と高い多孔性を特徴とし、これは細胞接着と低侵襲細胞送達に向けた成長に特に関心があります9。これらの態様を考慮して、PM10、11を製造するために様々な生体適合性材料が採用されてきた。細胞と共培養されたこれらの設計可能なPMは、優れた接着性、かなりの機械的強度、および高度に相互接続された窓を提供し、損傷した組織を修復するための細胞増殖を改善する可能性があります12。これに関して、多孔質球体13、14を作製するための様々な技術も開発されている。一方では、PMはNH4HCO3などのガス形成剤を使用して製造され、相互接続性が不十分なために抑制されました15,16,17。一方、PMは乳化後に直接せん断され、多分散PM18につながった。結局、エマルジョンテンプレートアプローチに基づく液滴マイクロ流体技術は、均一なサイズの粒子をもたらすことが多いため、PMを構築するための効率的な方法である可能性があります19。特に、ミクロスフェアの形態学的属性は、生成されたエマルジョン液滴の品質(すなわち、油中水型W/O、または水中油型O/W)に依存することが多く、これは生体材料の属性に大きく影響し得る20。事前に設計されたマイクロ流体プラットフォームを適用して、マイクロファイバーまたはマイクロスフェアを生成できることは注目に値します。ある例では、Yuらは、毛細管ベースのマイクロ流体プラットフォームに基づく細胞を含んだ微小繊維構造体の生成を実証し、これは天然組織を模倣するための細胞ネットワークを組み立てるために使用できる21。別の例では、Yeらは、マイクロ流体技術を通じてシリカコロイド結晶ビーズのテンプレート複製によってフォトニック結晶マイクロカプセルを作製し、これは複雑な標識および特定の装置を必要とする現在の技術の多くの制限を克服することができた22。
実際、この技術を利用する理由は、性質が簡単であること、高度な機器を必要としないこと、細胞送達や再生医療用途で均一なサイズのPMを合成する際の利便性など、さまざまな利点によるものです。これに関連して、エマルジョンテンプレートの事前に設計されたコンポーネントを使用すると、ポリ(塩化ビニル)(PVC)チューブ、ガラスキャピラリー、および針から組み立てられたマイクロ流体デバイスから、高い気孔率と相互接続性を備えたPMを便利に得ることができます。W/Oエマルション前駆体は、ゼラチン水溶液とPLGAの有機溶液を均質化することによって調製されます。エマルジョンの適用部分を選択的にマイクロ流体プラットフォームに注入することにより、均一な粒子サイズと表面全体から内部までの相互接続された細孔を有するPMが製造される。本プロトコルは、マイクロ流体プラットフォームでのエマルジョンテンプレート化によってPLGA-HOPMを作製することを目的としています。このプロトコルは、PLGA-HOPMの再現性のある生産を可能にし、組織工学および薬物スクリーニングの関連分野に適用できる可能性があると考えられています。

<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

バルク足場や細胞のみの直接注入と比較して、注射可能なモジュラーユニットは、細胞のパッケージングの利便性、細胞保持の改善、および侵襲性の最小化により、機能不全の組織の修復に大きな関心を集めています。さらに、これらのマイクロスケール担体の多孔質コンフォメーションは、培地交換を強化し、栄養素と酸素供給のレベルを改善する可能性があります。本研究は、細胞送達アプリケーションのための簡単なマイクロ流体技術によるポリ(乳酸-co-グリコール酸)ベースの高開放多孔質ミクロスフェア(PLGA-HOPM)の簡便な製造を示しています。得られた単分散PLGA-HOPMは、~400 μmの粒径と~50 μmの開孔を有し、相互接続窓を有していた。簡単に説明すると、7.5%(w / v)ゼラチン水相で包まれた乳化油滴(ジクロロメタン中のPLGA溶液、DCM)を、カスタマイズされたマイクロ流体セットアップの同軸ノズルを介して1%(w / v)連続的に流れるポリ(ビニルアルコール)(PVA)水溶液に導入しました。続いて、ミクロスフェアを溶媒抽出および凍結乾燥手順にかけ、その結果、HOPMが製造されました。特に、さまざまな配合(PLGAとポロジェンの濃度)と処理パラメータ(乳化力、ニードルゲージ、分散相の流量)は、得られるPLGA HOPMの品質と特性に重要な役割を果たします。さらに、これらのアーキテクチャは、拡張された創薬および組織再生アプリケーションのために、成長因子などの他のさまざまな生化学的手がかりをカプセル化する可能性があります。

主要なパラメータ1を最適化した以前の研究に基づいて、PLGAを蒸発性DCM溶媒に溶解しました。一次W / Oエマルジョンは、超音波プローブ処理下でゼラチンと均質化することによって調製された。カスタマイズされたコフロー流体構造は単純化して組み立てられ、シリンジを使用して流れを絶えず導入しました。さらに、PLGAミクロスフェアのPVAおよびゼラチンを除去するため?...

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Fabricating Highly Open Porous Microspheres HOPMs via Microfluidic Technology

本プロトコルは、単一エマルジョン製剤ベースの簡単なマイクロ流体技術を介したポリ(乳酸-co-グリコール酸)ベースの高開口多孔質ミクロスフェア(HOPM)の製造について説明しています。これらのミクロスフェアは、組織工学や薬物スクリーニングに応用できる可能性があります。

マイクロ流体技術 による 高開放多孔質ミクロスフェア(HOTM)の作製

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

このプロトコルでは、PLGAベースの高開孔性ミクロスフェアを製造するための効果的な手順を示しており、細胞のパッケージングの利便性、細胞保持の改善、侵襲性の最小化などのいくつかの利点を提供します。得られた単分散PLGAベースの高開口多孔質ミクロスフェアは、約400マイクロメートルの粒径と約50マイクロメートルの開孔を有し、細胞保持効率を向上させるための相互接続窓を有していた。これらの低侵襲マイクロキャリアは、薬物スクリーニングのための複雑な3D腫瘍モデルのプラットフォームと、組織再生のための細胞を含んだ微小組織を構築するための簡単なツールをサポートする可能性があります。マイクロ流体デバイスは、ポリ塩化ビニルチューブ、ガラスキャピラリー、および針から組み立てることができるため、このアプローチは非常に簡単です。手順を実演するのは、研究室の博士課程の学生であるSheng-Chang Luoです。まず、ガラスキャピラリー、ポリ塩化ビニルチューブ、および26ゲージのディスペンシングニードルを使用して、コフローマイクロ流体発生器を構築します。次に、ガラスキャピラリーをポリ塩化ビニルチューブの端に接続し、2つの間の接続を針で突き刺します。液滴の生成には、ポリ塩化ビニルチューブのもう一方の端を連続相に配置し、紫外線接着剤で硬化させて接合部の隙間を塞ぎます。次に、連続相をロードするために50ミリリットルのシリンジを取り、エマルジョン形成のために5ミリリットルのシリンジを取ります。次に、連続相の流量を毎分2ミリリットルに設定し、分散相を毎分0.08ミリリットルに設定します。500ミリリットルのビーカーを氷浴に入れ、予冷したポリビニルアルコール水溶液で満たします。エマルジョンを調製するには、直ちにゼラチン水溶液をPLGAのDCM溶液にデカントし、超音波装置を用いて乳化する。次に、超音波出力を400ワットに調整し、合計処理時間を90秒に調整し、プローブの位置を常に手動で変更します。得られたエマルジョンを約20分でシリンジ吸引および液滴生成用に安定化させる。超音波処理後、調製したエマルジョンをマイクロ流体プラットフォームの5ミリリットルシリンジに急速にロードし、不安定な水油エマルジョンを不連続相としてマイクロ流体デバイスに導入する。同時に、連続相としてポリビニルアルコール水溶液を使用する。エマルジョンの適切な部分をマイクロ流体デバイスに注入した後、エマルジョンを含むミクロスフェアを収集ビーカーの底に収集し、さらに安定させるためにサンプルを摂氏4度で一晩置きます。保存したミクロスフェアを室温に正規化し、ガラス棒で60RPMで1時間攪拌して残留DCMを除去します。次に、500ミリリットルのビーカーで収集相を注意深くデカントし、多孔質ミクロスフェアの表面から残留ポリビニルアルコールをイオン交換水で3回洗い流します。PLGAミクロスフェアを摂氏37度のウォーターバスに30分間入れて、PLGA骨格に包まれたゼラチンを溶解します。次に、得られた微小球を脱イオン水で2回すすぎ、マイナス80°Cで24時間凍結乾燥するために予冷して残留ゼラチンを除去します。PLGAベースの高開口多孔質微小球は、350〜500マイクロメートルのサイズと10〜100マイクロメートルの任意のサイズの細孔、および相互接続された窓を示し、酸素代謝廃棄物輸送の高効率化を促進することができました。PLGAベースの高開口多孔質ミクロスフェア内で培養された骨髄間葉系幹細胞は、1日で足場に接着し、細胞の広範な接着および遊走能力を示しました。カルシウムAMおよびヨウ化プロピジウム染色は、細胞が生きていて均一に分布していることを示した。超音波パワーとプローブの位置を設定することが不可欠です。PLGAベースの高開孔性微小球の再現性のある生産は、再生または薬物スクリーニングを誘発するための既製のグラフを構築する道を開くでしょう。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

タンパク質の折り畳みを研究するためのマイクロ流体ミキサー

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

堅牢、マイクロ流体細胞内送達プラットフォームとしての細胞絞る

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

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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

コットン分析デバイスを製造します

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

肺腺房エアウェイズ呼吸バイオミメティックのマイクロ流体モデル

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

自己組織化反応押出、マイクロフルイディクス, 経由で複数の長さスケールでの分解性感温ハイドロゲルを加工・ エレクトロスピニング

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

バルブ付き多層マイクロ流体デバイスのための多段階可変高さのフォトリソグラフィ

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

粒子の空間追跡のための多重化された電子の検出とマイクロ流体プラットフォーム

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

ピン分離側壁を持つ再構成可能なマイクロ流路

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

神経成長因子のキャリアとしてポーラス シリコン膜の設計

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

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