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 och AZC erkänner ekonomiskt stöd från National Natural Science Foundation of China (NSFC, 32071323, 81971734 och U1605225) och Program for Innovative Research Team in Science and Technology i Fujian Province University. YSZ stöddes varken av något av dessa program eller fick betalning av något slag; I stället erkänns stöd från Brigham Research Institute.

1. Beredning av lösningar
<ol><li>Bered PVA-stamlösningen i förväg genom att värma PVA-lösningen i ett 80 °C vattenbad och därefter placera den i kylskåpet vid 4 °C. Kyl till rumstemperatur (RT) för experimentell användning.</li>
	<li>Bered emulsionsprekursorn genom att tillsätta den vattenhaltiga gelatinlösningen (1 ml, 7,5 %, vikt/volym) till den organiska fasen av PLGA (2 ml, 2 %, w/v i diklormetan, DCM) (se materialförteckning). OBS: I allmänhet involverar mikro...

<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>

I den här artikeln beskrivs en effektiv strategi för att tillverka PLGA-baserade arkitekturer, nämligen PLGA-HOPM. Det bör noteras att flera kritiska steg måste vidtas noggrant, inklusive att undvika lösningsmedelsförångning av PLGA och mild justering av ultraljudseffekten till målpositionen under beredningen av emulsionen. Dessutom kan vätskeutloppet för 20 ml sprutan justeras i viss utsträckning för att lösa fasseparationen av emulgerade prekursorer. En begränsning är dock att eftersom porogentillstånd...

Cellbelastade mikrosfärer erbjuder gynnsamma fördelar, såsom förbättrad cellretentionskapacitet in situ, effektiv leverans av celler och efterföljande förmåga till cellproliferation in vivo1. Hittills har många undersökningar lagts fram för att utveckla en framgångsrik byggnadsställningsstruktur för att stödja en gynnsam miljö för celler för vävnadsregenerering eller läkemedelsscreeningsapplikationer2. Hypoximiljön är dock ofta oundviklig i interiören på grund av otillräcklig tillförsel av näringsämnen / syre och ansamling av metaboliskt avfall3. För att övervinna dessa problem har mycket porösa mikrosfärer (PM) utvecklats med hjälp av olika biomaterial 4,5,6. I dynamisk kultur lider ställningarna dessutom av överdriven skjuvspänning7, och odlingsmediets instabila tillstånd kan bryta troheten hos PM. Alternativt kan poly(mjölk-co-glykolsyra) (PLGA) användas för att bearbeta PM med god mekanisk hållfasthet för dynamisk kultur1. Till exempel demonstrerade vi saminjektion av musmyoblast (C2C12) -laddad PLGA mycket öppna PM (HOPM) och humana navelvenendotelceller (HUVEC) -laddade poly (etylenglykol) ihåliga mikroroder för att läka volymetrisk muskelförlust, vilket uppnådde anmärkningsvärd förbättring av in situ skelettmuskelregenerering8.
I synnerhet kännetecknas PM av stora ytor och höga porositeter, vilket är av särskilt intresse för celladhesion och tillväxt mot minimalt invasiv cellleverans9. Mot bakgrund av dessa aspekter har olika biokompatibla material använts för att tillverka PMs10,11. Dessa designbara PM som odlas tillsammans med celler erbjuder utmärkt vidhäftning, betydande mekanisk hållfasthet och mycket sammankopplade fönster, vilket kan förbättra cellproliferationen för reparation av skadade vävnader12. I detta avseende har olika tekniker också utvecklats för att tillverka porösa sfärer13,14. Å ena sidan producerades PM med hjälp av gasbildande medel, såsomNH4HCO3, som var fasthållna på grund av otillräcklig sammankoppling15,16,17. Å andra sidan skjuvades PM direkt efter emulgering, vilket ledde till polydispers PM18. I slutändan är droppmikrofluidiktekniken baserad på emulsionsmallmetoden kanske en effektiv metod för att konstruera PM, eftersom det ofta resulterar i likformiga partiklar19. I synnerhet beror mikrosfärernas morfologiska attribut ofta på kvaliteten på de genererade emulsionsdropparna (dvs. vatten-i-olja, W/O eller olja-i-vatten, O/W), vilket kan påverka egenskaperna hos biomaterialen20 avsevärt. Det är värt att notera att den fördesignade mikrofluidiska plattformen kan appliceras för att generera mikrofibrerna eller mikrosfärerna. demonstrerade produktionen av cellbelastade mikrofibrösa strukturer baserade på kapillärbaserade mikrofluidiska plattformar, som kan användas för att montera cellulära nätverk för att efterlikna naturliga vävnader21. tillverkade fotoniska kristallmikrokapslar genom mallreplikering av kiseldioxidkolloidala kristallpärlor genom mikrofluidikteknik, vilket kan övervinna många begränsningar av nuvarande tekniker som kräver komplex märkning och specifik apparat22.
Faktum är att motiveringen bakom användningen av denna teknik beror på olika fördelar, såsom att vara lätt i naturen, vilket inte kräver någon sofistikerad utrustning och dess bekvämlighet med att syntetisera likformiga PM för cellleverans och regenerativ medicinapplikationer. I detta sammanhang, med fördesignade komponenter av emulsionsmallning, kan PM med hög porositet och sammankoppling bekvämt erhållas från en mikrofluidisk anordning monterad av poly (vinylklorid) (PVC) rör, en glaskapillär och en nål. En W/O-emulsionsprekursor framställs genom homogenisering av en vattenlösning av gelatin och en organisk lösning av PLGA. Genom att selektivt injicera den tillämpliga delen av emulsionen i den mikrofluidiska plattformen tillverkas PM: erna med enhetliga partikelstorlekar och sammankopplade porer i hela ytan till det inre. Detta protokoll syftar till att tillverka PLGA-HOPM genom emulsion-mallning i den mikrofluidiska plattformen. Man tror att detta protokoll möjliggör reproducerbar produktion av PLGA-HOPM och kommer potentiellt att vara tillämpligt inom deras relaterade områden inom vävnadsteknik och läkemedelsscreening.

<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

Jämfört med bulkställningar och direktinsprutning av celler ensam har de injicerbara modulära enheterna fått enormt intresse för att reparera felaktiga vävnader på grund av bekvämlighet i cellförpackningen, förbättrad cellretention och minimal invasivitet. Dessutom kan den porösa konformationen hos dessa mikroskalabärare förbättra medieutbytet och förbättra nivån på näringsämnen och syretillförsel. Den aktuella studien illustrerar den praktiska tillverkningen av poly(mjölksyra-co-glykolsyra)-baserade mycket öppna porösa mikrosfärer (PLGA-HOPM) genom den facila mikrofluidiska tekniken för cellleveransapplikationer. De resulterande monodisperserade PLGA-HOPM: erna hade partikelstorlekar på ~ 400 μm och öppna porer på ~ 50 μm med sammankopplade fönster. Kortfattat infördes de emulgerade oljedropparna (PLGA-lösning i diklormetan, DCM), inslagna med 7,5% (w / v) gelatinvattenfasen, i den 1% (w / v) kontinuerliga flytande poly (vinylalkohol) (PVA) vattenlösningen genom koaxialmunstycket i den anpassade mikrofluidiska installationen. Därefter utsattes mikrosfärerna för lösningsmedelsextraktion och lyofiliseringsförfaranden, vilket resulterade i produktion av HUMPM. I synnerhet spelar olika formuleringar (koncentrationer av PLGA och porogen) och bearbetningsparametrar (emulgeringskraft, nålmätare och flödeshastighet för dispergerad fas) avgörande roller i egenskaperna och egenskaperna hos de resulterande PLGA HOPM: erna. Dessutom kan dessa arkitekturer potentiellt kapsla in olika andra biokemiska ledtrådar, såsom tillväxtfaktorer, för utökad läkemedelsupptäckt och vävnadsregenereringsapplikationer.

Baserat på tidigare arbete som optimerade huvudparametrarna1 löstes PLGA upp i det ångbara DCM-lösningsmedlet. Den primära W / O-emulsionen framställdes genom homogenisering med gelatin under ultraljudssondbehandling. Den anpassade samflödesfluidstrukturen monterades förenklat, där en spruta användes för att ständigt införa flödena. Dessutom utfördes tillräckliga sköljningsförfaranden för att eliminera PVA och gelatin i PLGA-mikrosfärer (figur 1A, kompletterande figur 1...

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

Detta protokoll beskriver tillverkningen av poly(mjölksyra-co-glykolsyra)-baserade mycket öppna porösa mikrosfärer (HUMM) via den enemulsionsformuleringsbaserade facila mikrofluidiska tekniken. Dessa mikrosfärer har potentiella tillämpningar inom vävnadsteknik och läkemedelsscreening.

Tillverkning av mycket öppna porösa mikrosfärer (HUMM) via mikrofluidisk teknik

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

I detta protokoll demonstrerar vi ett effektivt förfarande för tillverkning av PLGA-baserade mycket öppna porösa mikrosfärer, som erbjuder flera fördelar som bekvämlighet med förpackningsceller, förbättrad cellretention och minimal invasivitet. De resulterande monodisperserade PLGA-baserade högöppna porösa mikrosfärerna hade partikelstorlekar på cirka 400 mikrometer och öppna porer på cirka 50 mikrometer med sammankopplade fönster för förbättrad cellretentionseffekt. Dessa minimalt invasiva mikrobärare kan stödja en plattform för en invecklad 3D-tumörmodell för läkemedelsscreening och enkla verktyg för att konstruera cellbelastade mikrovävnader för vävnadsregenerering.Detta tillvägagångssätt är ganska lätt, eftersom den mikrofluidiska anordningen kan monteras från polyvinylkloridrör, en glaskapillär och en nål. Demonstrerar proceduren kommer att vara Sheng-Chang Luo, doktorand i laboratoriet. Börja med att konstruera en mikrofluidisk generator med hjälp av en glaskapillär, polyvinylkloridrör och en 26 gauge doseringsnål.Anslut sedan glaskapillären till slutet av polyvinylkloridröret och genomborra anslutningen mellan de två med en nål. För droppgenereringen, placera den andra änden av polyvinylkloridröret i den kontinuerliga fasen och härda med ultraviolett lim för att täta luckorna vid fogen. Ta nu en 50 ml spruta för att ladda den kontinuerliga fasen och en fem milliliter spruta för emulsionsbildning.Ställ sedan in flödeshastigheterna för den kontinuerliga fasen vid två milliliter per minut och dispersionsfaserna vid 0, 08 ml per minut. Placera en 500 ml bägare i ett isbad och fyll den med en förkyld vattenlösning av polyvinylalkohol. För att förbereda emulsionen, dekantera omedelbart den vattenhaltiga gelatinlösningen i DCM-lösningen av PLGA och emulgera med hjälp av ultraljudsanordningen.Justera sedan ultraljudseffekten till 400 watt och den totala bearbetningstiden till 90 sekunder och ändra ständigt sondens position manuellt. Stabilisera den resulterande emulsionen för sprutsugning och droppgenerering på cirka 20 minuter. Efter ultraljudsbehandling, ladda snabbt den beredda emulsionen i fem milliliter sprutan i den mikrofluidiska plattformen och införa den instabila vattenoljeemulsionen i den mikrofluidiska anordningen som den diskontinuerliga fasen.Använd samtidigt den vattenhaltiga lösningen av polyvinylalkohol som den kontinuerliga fasen. Efter att ha injicerat korrekta delar av emulsionen i den mikrofluidiska anordningen, samla mikrosfären som innehåller emulsionen i botten av uppsamlingsbägaren och placera provet vid fyra grader Celsius över natten för ytterligare stabilisering. Normalisera de lagrade mikrosfärerna till rumstemperatur och eliminera den återstående DCM genom att röra om med en glasstav i en timme vid 60 varv / min.Dekantera sedan försiktigt uppsamlingsfasen i en 500 ml bägare och tvätta bort den återstående polyvinylalkoholen från ytan av porösa mikrosfärer med avjoniserat vatten tre gånger. Lös upp gelatinet insvept i PLGA-ryggraden genom att placera PLGA-mikrosfärerna i vattenbadet vid 37 grader Celsius i 30 minuter. Ta sedan bort det återstående gelatinet genom att skölja de resulterande mikrosfärerna med det avjoniserade vattnet två gånger och förkyla för lyofilisering vid minus 80 grader Celsius i 24 timmar.De PLGA-baserade mycket öppna porösa mikrosfärerna visade storlekar på 350 till 500 mikrometer med en godtycklig storlek på 10 till 100 mikrometer och sammankopplade fönster, vilket kan underlätta hög effektivitet vid transport av syremetaboliskt avfall. Benmärgsmesenkymala stamceller odlade inom de PLGA-baserade mycket öppna porösa mikrosfärerna vidhäftade byggnadsställningarna på en dag, vilket representerar omfattande vidhäftnings- och migrationsförmåga hos celler. Kalcium-AM- och propidiumjodidfärgningen visade att cellerna är levande och fördelade enhetligt.Det är viktigt att ställa in ultraljudskraften och sondens position. Den reproducerbara produktionen av PLGA-baserade mycket öppna porösa mikrosfärer kommer att bana väg för att konstruera grafer från hyllan för att inducera regenerering eller läkemedelsscreening.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabricating Highly Open Porous Microspheres (HOPMs) via Microfluidic Technology

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

Mikroflödessystem Blandare för att studera protein Folding

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

Cell Klämma som en robust, mikroflödes Intracellular 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

Porös Silicon Mikropartiklar för leverans av siRNA Therapeutics

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

Tillverka Cotton Analytical Devices

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

En mikroflödes Modell av Biomimetically Andning Pulmonell körtel 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

Fabricera nedbrytbara Thermoresponsive Hydrogels på flera längdskalor via reaktiva extrudering, mikrofluidik, självmontering och 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

Multi-steg varierande höjd Fotolitografi för Ventilförsedda Multilayer Mikrofluidikanordningar

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

Mikroflödes Plattform med Multiplex elektronisk detektering för rumslig Spårning av partiklar

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

Omkonfigurerbara mikroflödessystem kanal med Pin-discretized sidoväggar

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

Utforma porösa Silicon filmer som bärare av nervtillväxtfaktor

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