El cartílago humano Tissue Fabrication Usando tridimensional Tecnología de impresión inyección de tinta
Summary
Los métodos descritos en este artículo muestran cómo convertir una impresora de inyección de tinta comercial en un bioprinter con la polimerización UV simultánea. La impresora es capaz de construir la estructura del tejido 3D con células y biomateriales. El estudio ha demostrado aquí construyó un neocartílago 3D.
Abstract
Bioprinting, que se basa en la impresión de inyección de tinta térmica, es una de las más atractivas tecnologías facilitadoras en el campo de la ingeniería de tejidos y medicina regenerativa. Con las células de control digital, andamios, y factores de crecimiento pueden ser depositados precisamente a la de dos dimensiones (2D) deseado y ubicaciones (3D) tridimensionales rápidamente. Por lo tanto, esta tecnología es un enfoque ideal para la fabricación de tejidos que imitan sus estructuras anatómicas nativas. Con el fin de diseñar el cartílago con la organización nativa zonal, composición de la matriz extracelular (ECM), y las propiedades mecánicas, hemos desarrollado una plataforma bioprinting usando una impresora de inyección de tinta comercial con fotopolimerización simultánea capaz para la ingeniería de tejido cartilaginoso 3D. Condrocitos humanos en suspensión en poli (etilenglicol) diacrilato (PEGDA) se imprimieron para la construcción neocartílago 3D mediante el conjunto de capa por capa. Las células fueron fijadas impresos en sus posiciones originales depositados, apoyado por el entorUnding andamio en la fotopolimerización simultánea. Las propiedades mecánicas del tejido impreso fueron similares al cartílago nativo. En comparación con la fabricación de tejidos convencional, que requiere la exposición a UV más larga, la viabilidad de las células impresos con fotopolimerización simultánea fue significativamente mayor. Neocartílago Impreso demostró una excelente glicosaminoglicano (GAG) y la producción de colágeno de tipo II, que era consistente con la expresión de genes. Por lo tanto, esta plataforma es ideal para la distribución de células exacta y la disposición para la ingeniería de tejidos anatómica.
Introduction
Bioprinting basa en la impresión de inyección de tinta térmica es una de las tecnologías que permiten más prometedores en el campo de la ingeniería de tejidos y medicina regenerativa. Con cabezales de impresión de control digital y de alto rendimiento factores de células, andamios, y crecimiento pueden ser depositados precisamente a la de dos dimensiones (2D) deseado y posiciones (3D) tridimensionales rápidamente. Muchas aplicaciones exitosas se han cumplido con esta tecnología en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa 1-9. En este trabajo, una plataforma bioprinting se estableció con una impresora Deskjet modificado Hewlett-Packard (HP) 500 térmica de inyección de tinta y un sistema de fotopolimerización simultánea. Hidrogeles sintéticos formulados a partir de poli (etilenglicol) (PEG) han mostrado la capacidad de mantener la viabilidad de los condrocitos y promover la producción de ECM condrogénica 10,11. Además, fotorreticulable PEG es altamente soluble en agua con baja viscosidad, lo que lo hace ideal para polyme simultánearización durante bioprinting 3D. En este trabajo, los condrocitos humanos en suspensión en el poli (etileno) diacrilato (PEGDA; MW 3400) se imprimieron precisamente para construir capa-por-capa neocartílago con 1400 dpi de resolución en 3D. Se observó la distribución homogénea de células depositadas en un andamio 3D, que generó tejido de cartílago con excelentes propiedades mecánicas y la mejora de la producción de ECM. Por el contrario, en la fabricación manual de las células acumuladas en la parte inferior del gel en lugar de sus posiciones depositados inicialmente debido a la polimerización de andamio más lenta, lo que condujo a la formación de cartílago no homogénea después de la cultura 2,3.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este sistema bioprinting 3D con capacidad de fotopolimerización simultánea proporciona una significativamente mayor resolución de impresión que el mejor método descrito de esta en la impresión in situ de los defectos osteocondrales utilizando jeringa extruido un hidrogel de alginato celular 16. Una mayor resolución de impresión es particularmente crítico para la ingeniería de tejidos de cartílago para restaurar la organización zonal cartílago anatómica. Fotopolimerización simu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer el apoyo de la Nueva York Capital Region Research Alliance Grant.
Materials
| HP Deskjet 500 thermal inkjet printer | Hewlett-Packard | C2106a | Discontinued. Purchased refurbished from internet vendor. |
| HP black ink cartridge | Hewlett-Packard | 51626a | |
| Ultraviolet lamp | UVP | B-100AP | |
| UV light meter | General Tools | UV513AB | |
| Zeiss LSM 510 laser scanning microscope | Carl Zeiss | LSM 510 | |
| Dulbeccos Modified Eagles Medium (DMEM) | Mediatech | 10-013 | |
| Penicillin-streptomycin-glutamine (PSG) | Invitrogen | 10378-016 | |
| Accutase cell dissociation reagent | Invitrogen | A11105-01 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Invitrogen | 10010-023 | |
| Live/Dead viability/cytotoxicity Kit | Invitrogen | L-3224 | |
| Poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) | Glycosan Biosystems | GS700 | |
| Irgacure 2959 | Ciba Specialty Chemicals | I-2959 | |
| Human articular chondrocytes | Lonza | CC-2550 |
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