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 и AZC признают финансовую поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая (NSFC, 32071323, 81971734 и U1605225) и Программы инновационных исследований в области науки и техники в Университете провинции Фуцзянь. YSZ не поддерживалась ни одной из этих программ и не получала никаких платежей; вместо этого признается поддержка со стороны Научно-исследовательского института имени Бригама.

1. Приготовление растворов
<ol><li>Подготовьте раствор ПВА заранее, нагревая раствор ПВА на водяной бане при температуре 80 °C и затем помещая его в холодильник при 4 °C. Охладить до комнатной температуры (RT) для экспериментального использования.</li>
	<li>Готовят эмульсию-предшественн...

<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>

В этой статье описывается эффективная стратегия создания архитектур на основе PLGA, а именно PLGA-HOPM. Следует отметить, что необходимо осторожно предпринять несколько критических шагов, в том числе избегать испарения PLGA растворителем и мягкой регулировки ультразвуковой мощности в целево?...

Микросферы, нагруженные клетками, предлагают благоприятные преимущества, такие как повышенная способность удерживать клетки in situ, эффективная доставка клеток и последующая способность к пролиферации клеток in vivo1. На сегодняшний день были проведены многочисленные исследования для разработки успешной структуры строительных лесов для поддержки благоприятной среды для клеток для регенерации тканей или применения скрининга лекарств2. Тем не менее, гипоксия среды часто неизбежна в интерьерах из-за недостаточного снабжения питательными веществами / кислородом и накопления метаболических отходов3. Для преодоления этих проблем разработаны высокопористые микросферы (ПМ) с использованием различных биоматериалов 4,5,6. Кроме того, в динамической культуре каркасы страдают от чрезмерного напряжения сдвига7, и нестабильное состояние питательной среды может нарушить точность ПМ. В качестве альтернативы, поли(молочно-со-гликолевая кислота) (PLGA) может быть использована для обработки ПМ с хорошей механической прочностью для динамической культуры1. Например, мы продемонстрировали совместную инъекцию полых микростержней PLGA (HOPM), нагруженных миобластами мыши (C2C12), и полых микрородок, наполненных поли(этиленгликолем) пупочной вены человека (HUVEC), для лечения потери объемных мышц, достигнув значительного улучшения регенерации скелетных мышц in situ 8.
Примечательно, что ПМ характеризуются большой площадью поверхности и высокой пористостью, что представляет особый интерес для клеточной адгезии и роста в направлении минимально инвазивной доставки клеток9. С учетом этих аспектов для изготовления ПМ10,11 были использованы различные биосовместимые материалы. Эти кондиционируемые ПМ, кокутивные с клетками, обеспечивают отличную адгезию, значительную механическую прочность и тесно взаимосвязанные окна, которые могут улучшить пролиферацию клеток для восстановления поврежденных тканей12. В связи с этим также были разработаны различные технологии изготовления пористых сфер 13,14. С одной стороны, ПМ производились с использованием газообразующих агентов, таких как NH4HCO3, которые были ограничены из-за недостаточной взаимосвязанности 15,16,17. С другой стороны, ПМ были непосредственно срезаны после эмульгирования, что привело к полидисперсным ПМ18. В конце концов, микрофлюидная технология капель, основанная на эмульсионно-шаблонном подходе, возможно, является эффективным методом построения ПМ, поскольку она часто приводит к образованию частиц однородного размера19. Примечательно, что морфологические характеристики микросфер часто зависят от качества образующихся капель эмульсии (т.е. вода в масле, W/O или масло-in-water, O/W), что может существенно влиять на атрибуты биоматериалов20. Стоит отметить, что предварительно разработанная микрофлюидная платформа может быть применена для генерации микроволокон или микросфер. В качестве примера Yu et al. продемонстрировали производство нагруженных клетками микрофиброзных структур на основе микрофлюидных платформ на основе капилляров, которые могут быть использованы для сборки клеточных сетей для имитации естественных тканей21. В другом случае Ye et al. изготовили фотонные кристаллические микрокапсулы путем шаблонной репликации коллоидных кристаллических шариков кремнезема с помощью микрофлюидных технологий, которые могли бы преодолеть многие ограничения современных методов, требующих сложной маркировки и специального устройства22.
Действительно, обоснование использования этого метода обусловлено различными преимуществами, такими как легкость по своей природе, отсутствие сложного оборудования и удобство синтеза ПМ одинакового размера для доставки клеток и регенеративной медицины. В этом контексте, с предварительно разработанными компонентами эмульсии-шаблонизации, ПМ с высокой пористостью и взаимосвязанностью могут быть удобно получены из микрофлюидного устройства, собранного из поли(винилхлоридной) (ПВХ) трубки, стеклянного капилляра и иглы. Эмульсия-предшественник W/O получают путем гомогенизации водного раствора желатина и органического раствора PLGA. Путем селективного введения соответствующей части эмульсии в микрофлюидную платформу изготавливаются ПМ с одинаковыми размерами частиц и взаимосвязанными порами по всей поверхности вглубь. Настоящий протокол направлен на изготовление PLGA-HOPM путем эмульсии-шаблонизации в микрофлюидной платформе. Считается, что этот протокол позволяет воспроизводить производство PLGA-HOPM и потенциально будет применим в смежных областях тканевой инженерии и скрининга лекарств.

<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

По сравнению с объемными каркасами и прямой инъекцией только клеток, инъекционные модульные блоки вызвали огромный интерес к восстановлению неисправных тканей из-за удобства в упаковке клеток, улучшенного удержания клеток и минимальной инвазивности. Кроме того, пористая конформация этих микромасштабных носителей может улучшить обмен среды и улучшить уровень питательных веществ и кислорода. Настоящее исследование иллюстрирует удобное изготовление высокооткрытых пористых микросфер (PLGA-HOPM) на основе поли(молочно-когликолевой кислоты) с помощью легкой микрофлюидной технологии для приложений доставки клеток. Полученные монодисперсные PLGA-HOPM обладали размерами частиц ~400 мкм и открытыми порами ~50 мкм со смежными окнами. Вкратце, эмульгированные капли масла (раствор PLGA в дихлорметане, DCM), обернутые 7,5% (мас./об.) желатиновой водной фазой, вводили в 1% (мас./об.) непрерывно протекающий поли(виниловый спирт) (ПВА) водный раствор через коаксиальное сопло в настраиваемой микрофлюидной установке. Впоследствии микросферы были подвергнуты процедурам экстракции растворителем и лиофилизации, что привело к образованию HOPM. Примечательно, что различные составы (концентрации PLGA и порогена) и параметры обработки (эмульгирующая сила, игольчатый датчик и скорость потока дисперсной фазы) играют решающую роль в качествах и характеристиках полученных PLGA HOPM. Более того, эти архитектуры могут потенциально инкапсулировать различные другие биохимические сигналы, такие как факторы роста, для расширенного открытия лекарств и регенерации тканей.

Основываясь на предыдущей работе, которая оптимизировала основные параметры1, PLGA растворяли в испаряемом растворителе DCM. Первичную эмульсию W/O получали путем гомогенизации желатином под ультразвуковой зондовой обработкой. Была упрощенно собрана индивидуальная флюидная...

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

Настоящий протокол описывает изготовление высокооткрытых пористых микросфер (HOPM) на основе поли(молочно-ко-гликолевой кислоты) с помощью легкой микрофлюидной технологии на основе одноэмульсионной композиции. Эти микросферы имеют потенциальное применение в тканевой инженерии и скрининге лекарств.

Изготовление высокооткрытых пористых микросфер (HOPM) с помощью микрофлюидной технологии

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

В этом протоколе мы демонстрируем эффективную процедуру изготовления высокооткрытых пористых микросфер на основе PLGA, которые предлагают несколько преимуществ, таких как удобство упаковки клеток, улучшенное удержание клеток и минимальная инвазивность. Полученные в результате монодисперсные высокооткрытые пористые микросферы на основе PLGA обладали размерами частиц около 400 микрометров и открытыми порами около 50 микрометров с соединительными окнами для повышения эффективности удержания клеток. Эти минимально инвазивные микроносители могут поддерживать платформу сложной 3D-модели опухоли для скрининга лекарств и легких инструментов для построения микротканей, нагруженных клетками, для регенерации тканей.Такой подход довольно прост, так как микрофлюидное устройство может быть собрано из поливинилхлоридной трубки, стеклянного капилляра и иглы. Продемонстрировать процедуру будет Шэн-Чан Ло, докторант лаборатории. Начните с создания копоточного микрофлюидного генератора с использованием стеклянного капилляра, поливинилхлоридных трубок и дозирующей иглы 26 калибра.Затем соедините стеклянный капилляр с концом трубки из поливинилхлорида и проткните соединение между ними иглой. Для генерации капель поместите другой конец трубки поливинилхлорида в непрерывную фазу и отверждайте ультрафиолетовым клеем, чтобы запечатать зазоры в соединении. Теперь возьмите шприц объемом 50 миллилитров для загрузки непрерывной фазы и шприц из пяти миллилитров для образования эмульсии.Затем устанавливают скорость потока непрерывной фазы на уровне двух миллилитров в минуту, а фаз дисперсии на уровне 0,08 миллилитра в минуту. Поместите стакан объемом 500 миллилитров в ледяную ванну и наполните его предварительно охлажденным водным раствором поливинилового спирта. Для приготовления эмульсии немедленно декантируют водный желатиновый раствор в раствор DCM PLGA и эмульгируют с помощью ультразвукового устройства.Затем отрегулируйте ультразвуковую мощность до 400 Вт, а общее время обработки до 90 секунд, и постоянно меняйте положение зонда вручную. Стабилизируйте полученную эмульсию для отсасывания шприца и образования капель примерно через 20 минут. После ультразвуковой обработки быстро загружают приготовленную эмульсию в пятимиллилитровой шприц в микрофлюидной платформе и вводят нестабильную эмульсию водяного масла в микрофлюидное устройство в виде прерывистой фазы.Одновременно используют водный раствор поливинилового спирта в качестве непрерывной фазы. После введения соответствующих порций эмульсии в микрофлюидное устройство соберите микросферу, содержащую эмульсию, в нижней части собирающего стакана и поместите образец при четырех градусах Цельсия на ночь для дальнейшей стабилизации. Нормализуйте хранящиеся микросферы до комнатной температуры и устраните остаточный DCM путем перемешивания стеклянным стержнем в течение одного часа при 60 об/мин.Затем тщательно декантируйте фазу сбора в стакан объемом 500 миллилитров и трижды смойте остаточный поливиниловый спирт с поверхности пористых микросфер деионизированной водой. Растворите желатин, обернутый в основу PLGA, поместив микросферы PLGA на водяную баню при температуре 37 градусов Цельсия в течение 30 минут. Затем удаляют остаточный желатин, промыв образующиеся микросферы деионизированной водой дважды, и предварительно охлаждают для лиофилизации при минус 80 градусах Цельсия в течение 24 часов.Высокооткрытые пористые микросферы на основе PLGA отображали размеры от 350 до 500 микрометров с произвольным размером пор от 10 до 100 микрометров и взаимосвязанными окнами, которые могли бы способствовать высокой эффективности транспортировки отходов метаболизма кислорода. Мезенхимальные стволовые клетки костного мозга, культивируемые в высокооткрытых пористых микросферах на основе PLGA, прилипали к каркасам за один день, представляя обширные адгезионные и миграционные возможности клеток. Окрашивание кальция-АМ и йодида пропидия показало, что клетки живы и распределены равномерно.Важно установить ультразвуковую мощность и положение зонда. Воспроизводимое производство высокооткрытых пористых микросфер на основе PLGA проложит путь к построению готовых графиков, чтобы вызвать регенерацию или скрининг лекарств.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

Микрофлюидных Смесители для изучения сворачивания белков

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

Сотовый Сжатие как Robust, микрофлюидных внутриклеточного 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

Пористого кремния Микрочастицы для доставки миРНК терапии

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

Перерабатывающие Ватные Аналитические приборы

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

Микрожидком Модель Biomimetically дыхания Легочная ацинарными 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

Изготовлении разложению Thermoresponsive гидрогелей на различных масштабах длины через реактивной экструзии, микрофлюидика, самостоятельной сборки и 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

Многоступенчатая переменной высоты фотолитографии для Valved Многослойные микрожидком устройств

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

Микрожидкостных Платформа с уплотненными электронным детектором для пространственного слежения частиц

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

Реконфигурируемые Microfluidic канал с Pin дискретизированы бортами

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

Проектирование пористого кремния фильмы как носители фактора роста нервов

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