Name: fabricating highly open porous microspheres (hopms) via microfluidic technology
Uploaded: 2022-05-16T15:00:00
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SCL, YW, RKK y AZC reconocen el apoyo financiero de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC, 32071323, 81971734 y U1605225) y el Programa para el Equipo de Investigación Innovadora en Ciencia y Tecnología en la Universidad de la Provincia de Fujian. YSZ no fue apoyado por ninguno de estos programas ni recibió pago de ningún tipo; en cambio, se reconoce el apoyo del Instituto de Investigación Brigham.

1. Preparación de soluciones
<ol><li>Preparar previamente la solución madre de PVA calentando la solución de PVA en un baño maría a 80 °C y, posteriormente, colocándola en la nevera a 4 °C. Enfriar a temperatura ambiente (RT) para uso experimental.</li>
	<li>Preparar la emulsión-precursor añadiendo la solución acuosa de gelatina (1 mL, 7,5%, p/v) a la fase orgánica de PLGA (2 mL, 2%, p/v en diclorometano, DCM) (ver Tabla de materiales). NOTA: Generalmente, la tecnologí...

<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>

Este artículo describe una estrategia eficiente para fabricar arquitecturas basadas en PLGA, a saber, los PLGA-HOPM. Cabe señalar que se deben tomar varios pasos críticos con cuidado, incluida la evitación de la volatilización del disolvente de PLGA y el ajuste suave de la potencia ultrasónica a la posición objetivo durante la preparación de la emulsión. Además, la salida de líquido de la jeringa de 20 ml se puede ajustar hasta cierto punto para resolver la separación de fases de los precursores emulsionados....

Las microesferas cargadas de células ofrecen ventajas favorables, como una mayor capacidad de retención celular in situ, una entrega eficiente de células y la posterior capacidad de proliferación celular in vivo1. Hasta la fecha, se han presentado numerosas investigaciones para desarrollar una estructura de andamiaje exitosa para apoyar un entorno propicio para las células para la regeneración de tejidos o aplicaciones de detección de drogas2. Sin embargo, el ambiente de hipoxia es a menudo inevitable en el interior debido a los suministros insuficientes de nutrientes / oxígeno y la acumulación de desechos metabólicos3. Para superar estos problemas, se han desarrollado microesferas altamente porosas (PMs) utilizando diversos biomateriales 4,5,6. Además, en el cultivo dinámico, los andamios sufren de un esfuerzo cortante excesivo7, y el estado inestable del medio de cultivo podría romper la fidelidad de los PM. Alternativamente, el ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA) podría usarse para procesar PM con buena resistencia mecánica para el cultivo dinámico1. Por ejemplo, demostramos la coinyección de PMs altamente abiertos (HOPM) de PLGA cargados de mioblastos de ratón (C2C12) y microvarillas huecas de poli(etilenglicol) cargadas de células endoteliales de vena umbilical humana (HUVEC) para curar la pérdida muscular volumétrica, logrando una mejora notable de la regeneración del músculo esquelético in situ 8.
En particular, las PM se caracterizan por grandes áreas de superficie y altas porosidades, lo que es de interés específico para la adhesión celular y el crecimiento hacia la entrega celular mínimamente invasiva9. En vista de estos aspectos, se han empleado diversos materiales biocompatibles para fabricar las PM10,11. Estos PM diseñables cocultivados con células ofrecen una excelente adherencia, una resistencia mecánica considerable y ventanas altamente interconectadas, lo que podría mejorar la proliferación celular para reparar tejidos dañados12. En este sentido, también se han desarrollado diversas tecnologías para fabricar esferas porosas13,14. Por un lado, las PM fueron producidas utilizando agentes formadores de gas, como NH4HCO3, que fueron restringidos debido a la insuficiente interconectividad15,16,17. Por otro lado, las PM fueron cortadas directamente después de la emulsificación, lo que condujo a PMs polidispersas18. Al final, la tecnología microfluídica de gotas basada en el enfoque de plantillas de emulsión es quizás un método eficiente para construir PMs, ya que a menudo resulta en partículas de tamaño uniforme19. En particular, los atributos morfológicos de las microesferas a menudo dependen de la calidad de las gotas de emulsión generadas (es decir, agua en aceite, W / O, o aceite en agua, O / W), lo que puede afectar significativamente los atributos de los biomateriales20. Vale la pena señalar que la plataforma microfluídica prediseñada se puede aplicar para generar las microfibras o microesferas. En un caso, Yu et al. demostraron la producción de estructuras microfibrosas cargadas de células basadas en plataformas microfluídicas capilares, que podrían usarse para ensamblar redes celulares para imitar tejidos naturales21. En otro caso, Ye et al. fabricaron microcápsulas de cristal fotónico mediante la replicación de plantillas de perlas de cristal coloidal de sílice a través de tecnologías microfluídicas, lo que podría superar muchas limitaciones de las técnicas actuales que requieren un etiquetado complejo y aparatos específicos22.
De hecho, la razón detrás de la utilización de esta técnica se debe a varias ventajas, como ser de naturaleza fácil, no requerir equipos sofisticados y su conveniencia para sintetizar PM de tamaño uniforme para aplicaciones de administración celular y medicina regenerativa. En este contexto, con componentes prediseñados de plantillas de emulsión, las PM con altas porosidades e interconectividad se pueden obtener convenientemente de un dispositivo microfluídico ensamblado a partir de tubos de poli(cloruro de vinilo) (PVC), un capilar de vidrio y una aguja. Se prepara un precursor de emulsión W/O homogeneizando una solución acuosa de gelatina y una solución orgánica de PLGA. Al inyectar selectivamente la porción aplicable de la emulsión en la plataforma microfluídica, se fabrican los PM con tamaños de partícula uniformes y poros interconectados en toda la superficie hasta el interior. El presente protocolo tiene como objetivo fabricar los PLGA-HOPM mediante plantillas de emulsión en la plataforma microfluídica. Se cree que este protocolo permite la producción reproducible de PLGA-HOPM y será potencialmente aplicable en sus campos relacionados de ingeniería de tejidos y detección de fármacos.

<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

En comparación con los andamios a granel y la inyección directa de células solas, las unidades modulares inyectables han despertado un enorme interés en la reparación de tejidos mal funcionantes debido a la conveniencia en el empaquetado de las células, la mejora de la retención celular y la mínima invasividad. Además, la conformación porosa de estos portadores de microescala podría mejorar el intercambio medio y mejorar el nivel de nutrientes y suministros de oxígeno. El presente estudio ilustra la fabricación conveniente de microesferas porosas altamente abiertas basadas en ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA-HOPM) mediante la tecnología microfluídica fácil para aplicaciones de administración celular. Los PLGA-HOPM monodispersos resultantes poseían tamaños de partícula de ~ 400 μm y poros abiertos de ~ 50 μm con ventanas de interconexión. Brevemente, las gotas de aceite emulsionado (solución de PLGA en diclorometano, DCM), envueltas con la fase acuosa de gelatina al 7,5% (p/v), se introdujeron en la solución acuosa de poli (alcohol vinílico) (PVA) de flujo continuo al 1% (p/v) a través de la boquilla coaxial en la configuración microfluídica personalizada. Posteriormente, las microesferas se sometieron a procedimientos de extracción con disolventes y liofilización, lo que resultó en la producción de HOPM. En particular, varias formulaciones (concentraciones de PLGA y porógeno) y parámetros de procesamiento (poder emulsionante, medidor de aguja y caudal de fase dispersa) juegan un papel crucial en las cualidades y características de los PLGA HOPM resultantes. Además, estas arquitecturas podrían encapsular potencialmente otras señales bioquímicas, como factores de crecimiento, para aplicaciones extendidas de descubrimiento de fármacos y regeneración de tejidos.

Basándose en trabajos previos que optimizaron los parámetros principales1, PLGA se disolvió en el disolvente DCM evaporable. La emulsión primaria de W/O se preparó homogeneizando con gelatina bajo tratamiento de sonda ultrasónica. La estructura fluídica de coflujo personalizada se ensambló de manera simplista, en la que se empleó una jeringa para introducir los flujos constantemente. Además, se llevaron a cabo suficientes procedimientos de enjuague para eliminar el PVA y la gelatina de l...

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Fabricating Highly Open Porous Microspheres HOPMs via Microfluidic Technology

El presente protocolo describe la fabricación de microesferas porosas altamente abiertas (HOPM) basadas en ácido poli(láctico-co-glicólico) a través de la tecnología microfluídica fácil basada en formulación de emulsión única. Estas microesferas tienen aplicaciones potenciales en ingeniería de tejidos y detección de fármacos.

Fabricación de microesferas porosas altamente abiertas (HOPM) mediante tecnología microfluídica

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

En este protocolo, demostramos un procedimiento eficaz para fabricar microesferas porosas altamente abiertas basadas en PLGA, que ofrecen varias ventajas, como la comodidad de las células de embalaje, la mejora de la retención celular y la mínima invasividad. Las microesferas porosas altamente abiertas monodispersas resultantes basadas en PLGA poseían tamaños de partículas de aproximadamente 400 micrómetros y poros abiertos de aproximadamente 50 micrómetros con ventanas interconectadas para mejorar la eficacia de la retención celular. Estos microportadores mínimamente invasivos pueden soportar una plataforma de un intrincado modelo tumoral 3D para la detección de fármacos y herramientas fáciles para construir microtejidos cargados de células para la regeneración de tejidos.Este enfoque es bastante fácil, ya que el dispositivo microfluídico se puede ensamblar a partir de tubos de cloruro de polivinilo, un capilar de vidrio y una aguja. Demostrando el procedimiento estará Sheng-Chang Luo, un estudiante de doctorado en el laboratorio. Comience construyendo un generador microfluídico de coflujo utilizando un capilar de vidrio, tubos de cloruro de polivinilo y una aguja dispensadora de calibre 26.Luego conecte el capilar de vidrio al extremo del tubo de cloruro de polivinilo y perfore la conexión entre los dos con una aguja. Para la generación de gotas, coloque el otro extremo del tubo de cloruro de polivinilo en la fase continua y cure con el pegamento ultravioleta para sellar los espacios en la articulación. Ahora tome una jeringa de 50 mililitros para cargar la fase continua y una jeringa de cinco mililitros para la formación de emulsión.Luego establezca las tasas de flujo de la fase continua en dos mililitros por minuto y las fases de dispersión en 0.08 mililitros por minuto. Coloque un vaso de precipitados de 500 mililitros en un baño de hielo y llénelo con una solución acuosa de alcohol polivinílico preenfriada. Para preparar la emulsión, decantar inmediatamente la solución acuosa de gelatina en la solución DCM de PLGA y emulsionar con el dispositivo ultrasónico.Luego ajuste la potencia ultrasónica a 400 vatios, y el tiempo total de procesamiento a 90 segundos, y cambie constantemente la posición de la sonda manualmente. Estabilice la emulsión resultante para la succión de la jeringa y la generación de gotas en aproximadamente 20 minutos. Después del tratamiento ultrasónico, cargue rápidamente la emulsión preparada en la jeringa de cinco mililitros en la plataforma microfluídica e introduzca la emulsión inestable de aceite de agua en el dispositivo microfluídico como fase discontinua.Simultáneamente, use la solución acuosa de alcohol polivinílico como fase continua. Después de inyectar porciones adecuadas de la emulsión en el dispositivo microfluídico, recoja la microesfera que contiene la emulsión en la parte inferior del vaso de precipitados colector y coloque la muestra a cuatro grados centígrados durante la noche para una mayor estabilización. Normalice las microesferas almacenadas a temperatura ambiente y elimine el DCM residual agitando con una varilla de vidrio durante una hora a 60 RPM.Luego, decantar cuidadosamente la fase de recolección en un vaso de precipitados de 500 mililitros y lavar el alcohol polivinílico residual de la superficie de las microesferas porosas con agua desionizada tres veces. Disuelva la gelatina envuelta en la columna vertebral de PLGA colocando las microesferas de PLGA en el baño maría a 37 grados centígrados durante 30 minutos. Luego retire la gelatina residual enjuagando las microesferas resultantes con el agua desionizada dos veces, y enfríe previamente para la liofilización a menos 80 grados centígrados durante 24 horas.Las microesferas porosas altamente abiertas basadas en PLGA mostraron tamaños de 350 a 500 micrómetros con un poro de tamaño arbitrario de 10 a 100 micrómetros, y ventanas interconectadas, lo que podría facilitar una alta eficiencia en el transporte de desechos metabólicos de oxígeno. Las células madre mesenquimales de médula ósea cultivadas dentro de las microesferas porosas altamente abiertas basadas en PLGA se adhirieron a los andamios en un día, lo que representa una amplia capacidad de adhesión y migración de las células. La tinción de calcio-AM y yoduro de propidio mostró que las células están vivas y distribuidas uniformemente.Es esencial establecer la potencia ultrasónica y la posición de la sonda. La producción reproducible de microesferas porosas altamente abiertas basadas en PLGA allanará el camino para construir gráficos listos para inducir la regeneración o la detección de drogas.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

Mezcladores de microfluidos para el estudio plegamiento de proteínas

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 ...

Investigación

Bioingeniería

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Exprimir la célula como un robusto, Microfluidic intracelular 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

Silicio Poroso micropartículas para la entrega de siRNA Terapéutica

Small interfering RNA (siRNA) can be used to suppress gene expression, thereby providing a new avenue for the treatment of various diseases. However, the ...

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La fabricación de dispositivos analíticos de algodón

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

Un modelo de microfluidos de biomiméticamente respiración pulmonar acinar 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

Fabricación de hidrogeles degradables de interpenetrantes en múltiples escalas de la longitud mediante extrusión reactiva, microfluídica, uno mismo-Asamblea y 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

Múltiples pasos Fotolitografia variable Altura de múltiples capas con válvula dispositivos de microfluidos

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Reconfigurable canal microfluídico con flancos discretizar Pin

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Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor

Diseño de películas de silicio poroso como portadores de Factor de crecimiento nervioso

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