Name: interlinked macroporous 3d scaffolds from microgel rods
Uploaded: 2022-06-16T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Interlinked Macroporous 3D Scaffolds from Microgel Rods at JoVE.com

We drukken onze dankbaarheid uit aan de coauteurs van ons eerdere werk waarop deze methodologie is gebaseerd, Céline Bastard, Luis P. B. Guerzoni, Yonca Kittel, Rostislav Vinokur, Nikolai Born en Tamás Haraszti. We zijn dankbaar voor de financiering van de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) binnen het project B5 en C3 SFB 985 "Functionele microgels en microgelsystemen". We erkennen financiering van de Leibniz Senate Competition Committee (SAW) onder het Professorinnenprogramm (SAW-2017-PB62: BioMat). We erkennen oprecht de financiering van de Europese Commissie (EUSMI, 731019). Dit werk werd gedeeltelijk uitgevoerd in het Center for Chemical Polymer Technology (CPT), dat werd ondersteund door de EU en de deelstaat Noordrijn-Westfalen (subsidie EFRE 30 00 883 02).

1. Benodigd materiaal en preparaten voor microfluïdica
<ol><li>Gebruik voor de beschreven microfluïdische procedure 1 ml en 5 ml glazen spuiten en spuitpompen. On-chip druppelvorming wordt waargenomen via een omgekeerde microscoop uitgerust met een hogesnelheidscamera.</li>
	<li>Maak het microfluïdische chipontwerp (figuur 1B) met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware en produceer een hoofdsjabloon zoals al gemeld12.</li>
	<li>Bereik ge...

<ol>
	<li>Daly, A. C., Riley, L., Segura, T., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel+microparticles+for+biomedical+applications.">Hydrogel microparticles for biomedical applications.</a> Nature Reviews Materials. 5 (1), 20-43 (2020).</li><li>Griffin, D. R., Weaver, W. M., Scumpia, P. O., Di Carlo, D., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+wound+healing+by+injectable+microporous+gel+scaffolds+assembled+from+annealed+building+blocks.">Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks.</a> Nature Materials. 14 (7), 737-744 (2015).</li><li>Xin, S., Wyman, O. M., Alge, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+PEG+microgels+into+porous+cell-instructive+3D+scaffolds+via+thiol-ene+click+chemistry.">Assembly of PEG microgels into porous cell-instructive 3D scaffolds via thiol-ene click chemistry.</a> Advanced Healthcare Materials. 7 (11), 1800160 (2018).</li><li>Truong, N. 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=Microporous+annealed+particle+hydrogel+stiffness,+void+space+size,+and+adhesion+properties+impact+cell+proliferation,+cell+spreading,+and+gene+transfer.">Microporous annealed particle hydrogel stiffness, void space size, and adhesion properties impact cell proliferation, cell spreading, and gene transfer.</a> Acta Biomaterialia. 94, 160-172 (2019).</li><li>Sheikhi, A., 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-enabled+bottom-up+hydrogels+from+annealable+naturally-derived+protein+microbeads.">Microfluidic-enabled bottom-up hydrogels from annealable naturally-derived protein microbeads.</a> Biomaterials. 192, 560-568 (2019).</li><li>de Rutte, J. M., Koh, J., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scalable+high-throughput+production+of+modular+microgels+for+in+situ+assembly+of+microporous+tissue+scaffolds.">Scalable high-throughput production of modular microgels for in situ assembly of microporous tissue scaffolds.</a> Advanced Functional Materials. 29 (25), 1900071 (2019).</li><li>Hsu, R. -. 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=Adaptable+microporous+hydrogels+of+propagating+NGF-gradient+by+injectable+building+blocks+for+accelerated+axonal+outgrowth.">Adaptable microporous hydrogels of propagating NGF-gradient by injectable building blocks for accelerated axonal outgrowth.</a> Advanced Science. 6 (16), 1900520 (2019).</li><li>Caldwell, A. S., Campbell, G. T., Shekiro, K. M. T., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clickable+microgel+scaffolds+as+platforms+for+3D+cell+encapsulation.">Clickable microgel scaffolds as platforms for 3D cell encapsulation.</a> Advanced Healthcare Materials. 6 (15), 1700254 (2017).</li><li>Chen, 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=Advanced+microfluidic+devices+for+fabricating+multi-structural+hydrogel+microsphere.">Advanced microfluidic devices for fabricating multi-structural hydrogel microsphere.</a> Exploration. 1 (3), 20210036 (2021).</li><li>Qazi, T. 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=Anisotropic+rod-shaped+particles+influence+injectable+granular+hydrogel+properties+and+cell+invasion.">Anisotropic rod-shaped particles influence injectable granular hydrogel properties and cell invasion.</a> Advanced Materials. 34 (12), 2109194 (2022).</li><li>Rommel, 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=Functionalized+microgel+rods+interlinked+into+soft+macroporous+structures+for+3D+cell+culture.">Functionalized microgel rods interlinked into soft macroporous structures for 3D cell culture.</a> Advanced Science. 9 (10), 2103554 (2022).</li><li>Guerzoni, L. P. 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=Cell+encapsulation+in+soft,+anisometric+poly(ethylene)+glycol+microgels+using+a+novel+radical-free+microfluidic+system.">Cell encapsulation in soft, anisometric poly(ethylene) glycol microgels using a novel radical-free microfluidic system.</a> Small. 15 (20), 1900692 (2019).</li><li>Kr&#252;ger, A. J. 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=Compartmentalized+jet+polymerization+as+a+high-resolution+process+to+continuously+produce+anisometric+microgel+rods+with+adjustable+size+and+stiffness.">Compartmentalized jet polymerization as a high-resolution process to continuously produce anisometric microgel rods with adjustable size and stiffness.</a> Advanced Materials. 31 (49), 1903668 (2019).</li><li>Darling, N. J., 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=Click+by+click+microporous+annealed+particle+(MAP)+scaffolds.">Click by click microporous annealed particle (MAP) scaffolds.</a> Advanced Healthcare Materials. 9 (10), 1901391 (2020).</li><li>Lutzweiler, G., Ndreu Halili, ., Engin Vrana, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+overview+of+porous,+bioactive+scaffolds+as+instructive+biomaterials+for+tissue+regeneration+and+their+clinical+translation.">The overview of porous, bioactive scaffolds as instructive biomaterials for tissue regeneration and their clinical translation.</a> Pharmaceutics. 12 (7), 602 (2020).</li><li>Dang, H. P., 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=3D+printed+dual+macro-,+microscale+porous+network+as+a+tissue+engineering+scaffold+with+drug+delivering+function.">3D printed dual macro-, microscale porous network as a tissue engineering scaffold with drug delivering function.</a> Biofabrication. 11 (3), 035014 (2019).</li><li>Highley, C. B., Song, K. H., Daly, A. C., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jammed+microgel+inks+for+3D+printing+applications.">Jammed microgel inks for 3D printing applications.</a> Advanced Science. 6 (1), 1801076 (2019).</li></ol>

Een van de kritieke stappen in dit protocol is de kwaliteit van het 2-aminoethylmethacrylaat (AMA) dat wordt gebruikt als comonomeer voor primaire aminefunctionalisatie. De AMA moet een fijnkorrelig en bij voorkeur kleurloos poeder zijn dat wordt afgeleverd in een gasdichte bruine glazen container. Men moet het gebruik van groenachtig en klonterig materiaal vermijden, omdat het de gelation-reactie aanzienlijk schaadt en de reproduceerbaarheid van de resultaten negatief beïnvloedt. In het geval van slechte gelatatie en o...

Om complex gedrag van coöperatieve cellen in 3D-constructies te bestuderen, moeten steigerplatforms consistente prestaties in reproduceerbaarheid vertonen, een geschikte geometrie hebben voor celmigratie en tegelijkertijd een zekere flexibiliteit bieden in termen van parameterverandering om hun invloed op het levende weefsel te onderzoeken1. In de afgelopen jaren heeft het concept van macroporeuze gegloeide deeltjes (MAP), voor het eerst beschreven door Segura et al., zich ontwikkeld tot een efficiënt en veelzijdig platform voor 3D-steigerproductie2. De op maat gemaakte samenstelling van de microgels, die de bouwstenen zijn van de uiteindelijke 3D-steiger, definieert eigenschappen zoals de stijfheid van het construct, de selectieve chemische reactiviteit van het gelnetwerk en de uiteindelijke poriegrootte van de steiger 2,3,4,5,6. Cellijmpeptiden als aanwijzingen voor scaffold-celinteracties worden opgenomen in het polymeernetwerk van de microgels om celaanhechting mogelijk te maken en kunnen worden gevarieerd om hun specifieke effecten op cellen in cultuur te onderzoeken. De 3D-steigers worden gestabiliseerd door de gegloeide injecteerbare microgels onderling te koppelen als gevolg van covalente of supramoleculaire bindingen, wat resulteert in robuuste en gedefinieerde constructies voor celkweek 2,3,5,7,8.
Microfluïdica heeft zich gevestigd als een van de meest nauwkeurige en aanpasbare methoden voor de bereiding van gedefinieerde granulaire hydrogels9. De mogelijkheid om grotere hoeveelheden van de vereiste bouwstenen in een continu proces te produceren met behoud van hun chemische, mechanische en fysische monodispersiteit draagt aanzienlijk bij aan de geschiktheid van dit proces. Bovendien kunnen de grootte en vorm van de geproduceerde microgels worden gemanipuleerd door verschillende methoden zoals batch-emulsies, microfluïdica, lithografie, elektrodynamisch spuiten of mechanische fragmentatie, die de geometrie van de bouwstenen bepalen en dus de 3D-structuur van de uiteindelijke steiger 1,10.
Onlangs is het concept van macroporeuze 3D-steigers die zijn samengesteld uit gefunctionaliseerde microgelstaven die snel met elkaar verbonden zijn in waterige oplossingen zonder verdere additieven gemeld11. De anisotropie van microgelstaven resulteerde in hogere porositeiten en porieverdelingen met grotere poriegroottes in vergelijking met het gebruik van bolvormige microgels in deze studie11. Op deze manier creëert minder materiaal grotere poriën met een verscheidenheid aan verschillende poriegeometrieën met behoud van de stabiliteit van de 3D-steiger. Het systeem bestaat uit twee soorten microgelstaven met complementaire primaire amine- en epoxyfunctiegroepen die binnen de onderling verbonden reactie worden verbruikt wanneer ze met elkaar in contact komen. De functionele groepen die niet deelnemen aan het interlinkingproces blijven actief en kunnen worden gebruikt voor selectieve postmodificatie met cellijmpeptiden of andere bioactieve factoren. Fibroblastcellen hechten, verspreiden en vermenigvuldigen zich wanneer ze in de 3D-steigers worden gekweekt, eerst op het microgeloppervlak groeien en de meeste macroporiën na 5 dagen vullen. Een voorlopige co-kweekstudie van menselijke fibroblasten en menselijke navelstreng endotheelcellen (HUVECs) toonde veelbelovende resultaten voor de vorming van vaatachtige structuren binnen de onderling verbonden 3D-steigers11.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ABIL EM 90</td>
			<td>Evonik</td>
			<td>144243-53-8</td>
			<td>non-ionic surfactant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Aminoethyl methacrylate hydrochloride</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>A3413</td>
			<td>&#62;98.0%(T)(HPLC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-Arm PEG-acrylate 20 kDa</td>
			<td>Biochempeg Scientific Inc.</td>
			<td>A88009-20K</td>
			<td>&#8805; 95 %</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD 2019</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td></td>
			<td>computer-aided design (CAD) software; modeling of microfluidic designs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CHROMAFIL MV A-20/25 syringe filter</td>
			<td><s>CHROMAFIL</s>Carl Roth GmbH+Co.KG</td>
			<td>XH49.1</td>
			<td>pore size 0.20 &#181;m; Cellulose Mixed Esters (MV)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover glass</td>
			<td>Marienfeld-Superior</td>
			<td></td>
			<td>type No. 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMS Swiss line core sampling tool 0.75 mm</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td></td>
			<td>0.77 mm inner diameter, 1.07 mm outer diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol absolut</td>
			<td>VWR Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FL3-U3-13Y3M 150 FPS series high-speed camera</td>
			<td>FLIR Systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoresceinamine isomer I</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>201626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein isothiocyanate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>46424</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25G x 5/8&#8217;&#8217; 0,50 x 16 mm needles</td>
			<td>BD Microlance 3</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycidyl methacrylate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>779342</td>
			<td>&#8805;97.0% (GC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GRGDS-PC</td>
			<td>CPC Scientific</td>
			<td>FIBN-015A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton 1000 Series Gastight syringes</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10772361/10500052</td>
			<td>PFTE Luer-Lock</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1,04,367</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>900889</td>
			<td>&#8805;95 %</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motic AE2000 trinocular microscope</td>
			<td>Ted Pella, Inc.</td>
			<td>22443-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Novec 7100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SHH0002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil Red O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>O9755</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin</td>
			<td>VWR Chemicals</td>
			<td>24679320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pavone Nanoindenter Platform</td>
			<td>Optics11Life</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>AM9624</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing 0.38&#215;1.09mm medical grade</td>
			<td>dropletex</td>
			<td></td>
			<td>ID 0.38 mm OD 1.09 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>190764</td>
			<td>ACS reagent, &#8805;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protein LoBind Tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30108132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump 11 Pico Plus Elite Programmable Syringe Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640 medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11530586</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 silicone elastomer kit</td>
			<td>Dow SYLGARD</td>
			<td>634165S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro-(1H,1H,2H,2H-perfluoroctyl)-silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UVC LED sterilizing box</td>
			<td>UVLED Optical Technology Co., Ltd.</td>
			<td>9S SZH8-S2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

interlinked macroporous 3d scaffolds from microgel rods

Een tweecomponentensysteem van gefunctionaliseerde microgels uit microfluïdica maakt snelle koppeling in 3D-macroporeuze constructies in waterige oplossingen mogelijk zonder verdere additieven. Continue gefoto-geïnitieerde on-chip gelation maakt variatie van de microgel-beeldverhouding mogelijk, die de eigenschappen van de bouwsteen voor de verkregen constructies bepaalt. Glycidylmethacrylaat (GMA) of 2-aminoethylmethacrylaat (AMA) monomeren worden gecopolymeriseerd in het microgelnetwerk op basis van polyethyleenglycol (PEG) sterpolymeren om epoxy- of aminefunctionaliteit te bereiken. Een focusoliestroom wordt in de microfluïdische uitlaatstructuur geïntroduceerd om een continue verzameling van de gefunctionaliseerde microgelstaven te garanderen. Op basis van een recente publicatie resulteren op microgelstaaf gebaseerde constructies in grotere poriën van enkele honderden micrometers en tegelijkertijd tot een algehele hogere stabiliteit van de steiger in vergelijking met een bolvormig model. Op deze manier is het mogelijk om constructies met een hoger volume te produceren met een vrijer volume en tegelijkertijd de benodigde hoeveelheid materiaal te verminderen. De onderling verbonden macroporeuze steigers kunnen worden opgepakt en vervoerd zonder schade of desintegratie. Amine- en epoxygroepen die niet betrokken zijn bij het onderling verbinden blijven actief en kunnen onafhankelijk worden gebruikt voor post-modificatie. Dit protocol beschrijft een geoptimaliseerde methode voor de fabricage van microgelstaven om macroporeuze onderling verbonden steigers te vormen die kunnen worden gebruikt voor volgende celexperimenten.

<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64010/64010fig02.jpg"> Figuur 2: Macroporeuze crosslinked scaffold structuur. (A) 3D projectie van een 500 μm confocale microscopie Z-stack van de onderling verbonden macroporeuze steiger. Schaalbalk vertegenwoordigt 500 μm. (B) Onderling verbonden steiger bestaande uit ~ 10.000 microgelstaven op een afdekglas dat rechtstreeks uit water...

Watch this Scientific Journal Video about Interlinked Macroporous 3D Scaffolds from Microgel Rods at JoVE.com

Interlinked Macroporous 3D Scaffolds from Microgel Rods

Microgelstaven met complementaire reactieve groepen worden geproduceerd via microfluïdica met het vermogen om in waterige oplossing met elkaar te verbinden. De anisometrische microgels binden en verbinden zich tot stabiele constructies met grotere poriën in vergelijking met op bolvormige systemen gebaseerde systemen. Microgels gemodificeerd met GRGDS-PC vormen macroporeuze 3D-constructies die kunnen worden gebruikt voor celkweek.

Onderling verbonden macroporeuze 3D-steigers van Microgel-staven

A two-component system of functionalized microgels from microfluidics allows for fast interlinking into 3D macroporous constructs in aqueous solutions ...

Dit protocol beschrijft de fabricage van microgelstaven die met elkaar verbonden zijn tot microporiënsteigers. Deze steigers kunnen worden gebruikt in combinatie met cellen die de benodigde ruimte bieden voor efficiënte celinteractie. De twee verschillende soorten microgelstaven kruisen elkaar bij contact.Bij de hoge beeldverhouding leidt dit tot grotere poriën met behoud van de stabiliteit van de steiger met minder synthetisch materiaal in vergelijking met bolvormige microgels. Microporiën scaffolds zouden de infiltratie en interactie van endogene cellen aanzienlijk verbeteren om beschadigd weefsel te herstellen. De grote poriën zullen de vorming van bloedvaten vergemakkelijken om voedingsstoffen uit te wisselen naar het groeiende weefsel.De reductie van steigermateriaal is gunstig omdat er meer open ruimtes zijn voor weefselvorming, wat belangrijk is voor zowel in vitro als in vivo toepassingen. Een cruciaal aspect is de microfitische chipulatietechniek. Om een continue productie van microgelstaven te garanderen, moet het product effectief uit de buis worden getransporteerd zonder verstopping.Om te beginnen steekt u de naalden in de polyethyleenbuizen en verwijdert u het gas uit de spuit en de buis. Steek vervolgens een extra polyethyleenbuis in de uitlaat voor productverzameling. Plaats vervolgens alle glazen spuiten en de spuitpompen en steek elk uiteinde van de slang in de overeenkomstige inlaat.Richt vervolgens de microscoop op de doorsnede van het oliewater. Start de eerste oliespuitpomp om het kanaal eerst met olie te vullen, om te voorkomen dat het kanaal bevochtigt door de gedispergeerde fase. Verlaag vervolgens het eerste oliedebiet tot 30 microliter per uur en start de pomp van de pre-polymeerspuit totdat de gedispergeerde waterige fase bij de doorsnede kan worden waargenomen.Stel vervolgens het pre-polymeerdebiet in op 30 microliter per uur en richt de microscoop op de uitlaat. Start vervolgens de tweede oliespuitpomp en wacht tot het stroomregime stabiel is. Plaats de uitlaatbuis in een opvangbak en stel het UV-bestralingssysteem zo in dat de instralingssterkte tussen 900 en 1000 milli watt per vierkante centimeter ligt.En de bestralingsplek is het rechte kanaalgedeelte voor de uitlaat. Pas vóór uv-bestraling de stroomsnelheden van het prepolymeer en de eerste olie aan om de gewenste beeldverhouding in het bereik van 3,0 tot 4,5 te bereiken en stel de bestralingstijd van de gedispergeerde fase in op ongeveer 2,3 seconden, afhankelijk van de grootte van de bestralingsplek. Start vervolgens uv-bestraling en pas indien nodig de stroomsnelheden opnieuw aan volgens de vorige subsectie.Wijzig vervolgens de verzamelcontainer en noteer de begintijd en stroomsnelheden van de productverzameling. Als u de verzameling wilt beëindigen, verwijdert u de verzamelcontainer met vermelding van de tijd. Stop daarna met bestraling en alle spuitpompen.Was het product vervolgens vijf keer elk met n-Hexaan, isopropanol en gedeïoniseerd water. Verwijder vervolgens het supernatant na staafbezinking. Breng de eerste componentdispersie over in een conische transparante injectieflacon van 1,5 of twee milliliter.Voeg vervolgens het tweede onderdeel op een gecontroleerde manier toe in een continue bewerking met een pipet van 100 microliter en meng de inhoud direct met behulp van de pipet om vloeistof op te nemen en opnieuw toe te voegen. Voeg vervolgens G R G D S P C-oplossing toe aan de onderling verbonden structuur om alle resterende epoxygroepen te wijzigen met het cellijmpeptide met een vrije amine en thyal en laat het 's nachts bij kamertemperatuur. Verwijder vervolgens de niet-gereageerde moleculen door te wassen met gedeïoniseerd water en verwijder het supernatant.Nadat u het waterniveau hebt verlaagd, opent u de injectieflacon en roeit u uit met UV-licht van golflengte, 250 tot 300 nanometer. Sluit vervolgens de injectieflacon en breng de injectieflacon over op een schone bank. Daarna wassen met steriel water.Vervang het water in de injectieflacon door celkweekmedia en laat gedurende vijf minuten equilibratie toe. Breng vervolgens de macro poreuze steiger over in een celkweekputplaat voor het experiment door een spatel te gieten of te gebruiken. Confocale microscopie onthulde dat het 3D macro poreuze construct was samengesteld uit onderling verbonden amine en epoxy gefunctionaliseerde microgelstaven.De constructie vertoont een compacte geometrie van ongeveer 10.000 microgelstaven die binnen twee of drie seconden zijn gevormd. Effectieve Young's modulus van amine en epoxy microgel staafjes samen met amine en epoxy micro gel bollen wordt gemeten door nano-inkeping. Om actieve functionele groepen te detecteren, kan fluoresceïne-isothiocyanaat worden gebruikt om primaire aminogroepen te visualiseren en fluoresceïne-amine-isomeer kan worden gebruikt om epoxygroepen te labelen.De amine microgelstaven hebben afmetingen met een gemiddelde lengte van 553 micrometer en een gemiddelde breedte van 193 micrometer in gedeïoniseerd water, wat resulteert in een beeldverhouding van ongeveer 3,0. De gemiddelde waarden van de macroporiën en de steigers samengesteld uit microgelstaven zijn 100 micrometer, waarbij 90% van de poriegroottes varieert van 30 micrometer tot meer dan 150 micrometer. De bol als microgels resulteert in clusters met poriegroottes tussen ongeveer 10 en 55 micrometer, met een gemiddelde waarde van ongeveer 22 micrometer.De beschreven microgelstaven zijn ontworpen om onderling verbonden microporiënsteigers te produceren door willekeurige menging. Een gecontroleerd mengproces zou in de toekomst de fabricage van meer op maat gemaakte steigergeometrieën mogelijk kunnen maken. De stijfheid van de microgels en de biochemische signalen kan worden gevarieerd op basis van de verkoopvereisten.Door verschillende bouwstenen te combineren kan binnen één steiger een grote verscheidenheid aan geometrieën en eigenschappen worden bereikt. Op deze manier kunnen we specifieke cellen efficiënt targeten om meercellige weefsels te vormen.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

Elastomeer PGS Steigers in Arterial Tissue Engineering

Cardiovascular disease is one of the leading cause of mortality in the US and especially, coronary artery disease increases with an aging population and ...

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Voorbereiding van de 3D-fibrine steigers voor Stem Cell Cultuur Toepassingen

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Electrospun Fibrous Scaffolds of Poly(glycerol-dodecanedioate) for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Electrospun Stapel Stellingen van Poly (glycerol-dodecanedioate) voor Engineering zenuwweefsel Van muis embryonale stamcellen

For tissue engineering applications, the preparation of biodegradable and biocompatible scaffolds is the most desirable but challenging task. &#160;Among ...

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

3D Hydrogel Stellingen voor Articulaire Chondrocyte Cultuur en Kraakbeen Generation

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

Neonatal Cardiac Scaffolds: Novel Matrices for Regenerative Studies

Neonatale Cardiac Steigers: Novel Matrices voor Regenerative Studies

The only definitive therapy for end stage heart failure is orthotopic heart transplantation.  Each year, it is estimated that more than 100,000 donor ...

Synthesis of Biocompatible Liquid Crystal Elastomer Foams as Cell Scaffolds for 3D Spatial Cell Cultures

Synthese van biocompatibel Liquid Crystal elastomeerschuimen als Cell Stellingen voor 3D Ruimtelijke Cell Cultures

Here, we present a step-by-step preparation of a 3D, biodegradable, foam-like cell scaffold. These scaffolds were prepared by cross-linking star block ...

Culturing Mammalian Cells in Three-dimensional Peptide Scaffolds

Kweken van zoogdiercellen in driedimensionale Peptide steigers

A useful technique for culturing cells in a self-assembling nanofiber three-dimensional (3D) scaffold is described. This culture system recreates an ...

Fabrication of Decellularized Cartilage-derived Matrix Scaffolds

Fabricage van Decellularized kraakbeen afkomstige Matrix steigers

Osteochondral defects lack sufficient intrinsic repair capacity to regenerate functionally sound bone and cartilage tissue. To this extent, cartilage ...

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3D afgedrukt poreuze Cellulose nanocomposietmaterialen Hydrogel steigers

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...

Fabrication and Use of Dry Macroporous Alginate Scaffolds for Viral Transduction of T Cells

Fabricage en gebruik van droge macroporeuze alginaatsteigers voor virale transductie van T-cellen

Genetic engineering of T cells for CAR-T cell therapy has come to the forefront of cancer treatment over the last few years. CAR-T cells are produced by ...