Electrospun الليفية سقالات بولي (الجلسرين-dodecanedioate) للهندسة الأنسجة العصبية من الخلايا الجذعية الجنينية الماوس
Summary
وأفادت التقارير التوليف وتصنيع الألياف electrospun طويلة تمتد منطقة الإيداع عبر أكبر جامع المصممة حديثا من بوليمر القابلة للتحلل الرواية المسماة بولي (الجلسرين-dodecanoate) (PGD). كانت قادرة على دعم نمو الخلايا المشتقة من الخلايا الجذعية المحفزة الماوس الألياف.
Abstract
لتطبيقات هندسة الأنسجة، وإعداد السقالات القابلة للتحلل حيويا وهي المهمة الأكثر مرغوب فيه ولكنها صعبة. بين مختلف أساليب التصنيع، electrospinning هو الأكثر جاذبية واحد نظرا لبساطته والتنوع. بالإضافة إلى ذلك، ألياف النانو electrospun تحاكي حجم المصفوفة خارج الخلية الطبيعية وضمان المزيد من الدعم لبقاء الخلية والنمو. وأظهرت هذه الدراسة جدوى تصنيع ألياف طويلة تمتد منطقة إيداع أكبر للبوليمر القابلة للتحلل حيويا والرواية المسماة بولي (الجلسرين-dodecanoate) (PGD) 1 باستخدام جامع المصممة حديثا لelectrospinning. PGD يسلك خصائص المرونة فريدة من نوعها مع الخصائص الميكانيكية مماثلة لأنسجة العصب، وبالتالي فهي مناسبة لتطبيقات هندسة الأنسجة العصبية. وكان التوليف والتلفيق انشاء لصنع مواد ليفية سقالات بسيطة، تكرار للغاية، وغير مكلفة. في توافق مع الحياةالاختبار، ويمكن أن الخلايا المشتقة من الخلايا الجذعية الجنينية التمسك وتنمو على الألياف PGD electrospun. باختصار، قدمت هذا البروتوكول أسلوب تلفيق تنوعا لصنع الألياف electrospun PGD لدعم نمو الماوس الخلايا الجذعية الجنينية المستمدة الخلايا العصبية النسب.
Introduction
Electrospinning هي واحدة من طرق المعالجة الفعالة لإنتاج السقالات الألياف الدقيقة لحجم نانومتر. المبدأ الأساسي للelectrospinning ينطوي على مخروط تايلور من الحل الذي يقام في فتحة إبرة من خلال تطبيق الجهد العالي بين رأس الإبرة وجامع الارض. عندما التنافر الكهربائي في حل يتغلب على التوتر السطحي، يتم إخراج طائرة السائل مشحونة من طرف الإبرة، ينتقل عن طريق الهواء مع تبخر المذيبات، ويترسب في النهاية على جامع على الارض. يوفر ضخ حقنة تدفق مستمر من محلول الناشئة من مغزال ويمكن أن تكون ملفقة نسخ بالتالي متعددة من ألياف electrospun في غضون فترة قصيرة من الزمن. أثناء مغادرة مغزال للوصول إلى جامع، فإن طائرة اتهم الخضوع لتمتد والجلد وفقا لعدد من المعايير التي تشمل اللزوجة والتوتر السطحي من الحل البوليمرية، وelectrostatiج القوة في الحل، والتفاعل بين المجال الكهربائي الخارجي، الخ 2.
في عملية electrospinning، يقدم أحد هواة جمع باعتبارها الركيزة موصل حيث يمكن أن تودع الألياف الدقيقة لنانومتر. في هذه الدراسة، تم تصميم نوع جديد من الألياف جامع للحصول على حصائر الألياف مع الحجم المطلوب (الطول × العرض). تقليديا، يتم استخدام رقائق الألومنيوم وجامع ولكن من الصعب نقل الألياف من سطح مستو لالركيزة أخرى. كانت صعوبة حصاد الألياف حصيرة سليمة من أحد هواة جمع التقليدية ويرجع ذلك أساسا إلى حقيقة أن الألياف electrospun إرفاق بقوة على سطح جامع. ولذلك، فإننا تعديل جامع من قبل للطي قطعة من رقائق الألومنيوم في شريط مستطيل وإرفاقها عمودي على لوحة معدنية مسطحة. وامتدت الألياف electrospun عبر المنطقة الواقعة بين غيض من الشريط وصفيحة معدنية، والتي يمكن نقلها بسهولة إلى substrat أخرىه.
الفائدة في البوليمرات المرنة crosslinked حراريا ينمو بسرعة بسبب العمل الرائد لمجموعة روبرت لانغر، الذي قدم بولي (الجلسرين sebacate) (PGS)، والبوليستر والتي هي مماثلة لمطاط مبركن في عام 2002 3. مماثلة لPGS، وقد وضعنا بنجاح بولي (الجلسرين-dodecanoate) (PGD) من خلال التكثيف الحراري من الجلسرين وحمض dodecanedioic وأظهرت فريدة الذاكرة شكل ممتلكاتها 1. خلافا لصلابة المواد الاصطناعية بولي (الهيدروكسيل بوتيرات) أو بولي (L-lactide) (معاملات الرجوعية يونغ من 250 ميجا باسكال و 660 ميجا باسكال، على التوالي)، PGD يسلك الملكية المرنة مثل المطاط، مع معامل يونج (أ) من 1.08 ميجا باسكال عندما تكون درجة الحرارة فوق 37 درجة C، وهي المباراة على مقربة من الأعصاب الطرفية في الموقع (0.45 ميجا باسكال). بالإضافة إلى ذلك، PGD هو القابلة للتحلل وتدهور الوقت يمكن صقلها من خلال تغيير نسبة الجلسرين وحمض dodecanedioic. حمض Dodecanedioic هو دون الاثني عشر الكربونموقف مع مجموعتين الكربوكسيلية المحطة، HOOC (CH 2) 10 COOH. الأحماض ثنائي الكربوكسيل الزوجية مثل حمض سيباسيك وحمض dodecanedioic يمكن استقلابه إلى أسيتيل التميم وأدخل حمض الكربوكسيليك (TCA) / (حمض الستريك) دورة. المنتج التمثيل الغذائي للأحماض ثنائي الكربوكسيل، succinyl، لجنة الزراعة، هو السلائف gluconeogenetic والمتوسطة دورة TCA 4. وبالتالي، اقترحت بعض الدراسات أنه يمكن استخدامها بوصفها الركيزة الوقود البديلة للتغذية المعوية وبالحقن، وخاصة في الحالات المرضية. بالإضافة إلى ذلك، PGD يسلك الذاكرة شكل فريد لأن درجة حرارة التحول الزجاجي لها هو 31 درجة مئوية، وبالتالي فإنه يظهر الخواص الميكانيكية متميزة في درجة حرارة الغرفة وبدرجة حرارة الجسم. في خلاصة القول، PGD هو القابلة للتحلل، حيويا، واظهار خصائص المرونة فريدة من نوعها مع الخصائص الميكانيكية مماثلة لأنسجة العصب؛ وبالتالي، فإنه هو مادة مناسبة للتطبيقات هندسة الأنسجة العصبية. في هذا البروتوكول، وelectrospunملفقة ألياف طويلة تمتد منطقة ديعة كبيرة عن طريق جمع المصممة حديثا من PGD. يمكن السقالات الألياف دعم نمو الخلايا الجذعية المحفزة الماوس والتمايز.
Protocol
Representative Results
Discussion
قيود من هواة جمع بسيطة أو تعقيدات الدورية جامعي التي تستخدم حاليا لelectrospinning زيادة تقييد الحصول على الطول المطلوب وحجم الألياف حصيرة لبعض التطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، نقل الألياف من جامع الأرض إلى الطبق الثقافة أو غيرها من ركائز يشكل تحديا 5. في هذا التقرير، وكا?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأجري هذا العمل باستخدام مرافق قسم الهندسة الطبية الحيوية في جامعة فلوريدا الدولية.
Materials
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G7757 | |
| Dodecanedioic acid | Sigma-Aldrich | D1009 | |
| Gelatin | Sigma-Aldrich | D1890 | |
| Poly (ehtylene oxide) (PEO) | Sigma-Aldrich | 182028 | |
| Riboflavin | Sigma-Aldrich | 132350250 | 0.10% |
| Mouse embryonic stem cells | GlobalStem | GSC-5002 | |
| Matrigel | Becton Dickinson | 356234 | |
| DMEM/F12 | Thermo Scientific | SH30272.02 | |
| N2 supplement | Invitrogen | 17502048 | 1% |
| FGF2 | Stemgent | 03-0002 | 10ng/ml |
| Accutase | Invitrogen | A11105-01 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Invitrogen | 10010-031 | |
| Resazurin fluorescence dye | Sigma-Aldrich | 62758-13-8 | |
| SV Total RNA Isolation System | Promega | Z3100 | |
| GoScript Reverse Transcription System | Promega | A5000 | |
| GoTaq qPCR Master Mix | Promega | A6001 | |
| Syringe pump | Fisher scientific | 14-831-200 | |
| High voltage power source | Spellman High Voltage Electronics Corporation | SL30 | |
| UV light | Philips | 308643 | 15W/G15T8 |
| Synergy HT Multi-Mode Microplate Reader | BioTek | ||
| Perkin Elmer GeneAmp PCR System 9600 | Perkin Elmer | 8488 | |
| StepOne Real-time PCR System | Applied Biosystems | 4376357 |
Referenzen
- Migneco, F., Huang, Y. -. C., Birla, R. K., Hollister, S. J. Poly (glycerol-dodecanoate), a biodegradable polyester for medical devices and tissue engineering scaffolds. Biomaterials. 30, 6479-6484 (2009).
- Reneker, D. H., Yarin, A. L. Electrospinning jets and polymer nanofibers. Polymer. 49, 2387-2425 (2008).
- Wang, Y., Ameer, G. A., Sheppard, B. J., Langer, R. A tough biodegradable elastomer. Nature biotechnology. 20, 602-606 (2002).
- Panunzi, S., De Gaetano, A., Mingrone, G. Approximate linear confidence and curvature of a kinetic model of dodecanedioic acid in humans. American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism. 289, (2005).
- Park, S., et al. Apparatus for preparing electrospun nanofibers: designing an electrospinning process for nanofiber fabrication. Polymer Internationa l. 56, 1361-1366 (2007).
- Barnes, C. P., Sell, S. A., Boland, E. D., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. Nanofiber technology: designing the next generation of tissue engineering scaffolds. Advanced drug delivery reviews. 59, 1413-1433 (2007).
- Li, W. -. J., Mauck, R. L., Tuan, R. S. Electrospun nanofibrous scaffolds: production, characterization, and applications for tissue engineering and drug delivery. Journal of Biomedical Nanotechnology. 1, 259-275 (2005).
- Pham, Q. P., Sharma, U., Mikos, A. G. Electrospinning of polymeric nanofibers for tissue engineering applications: a review. Tissue engineering. 12, 1197-1211 (2006).
- Lim, S. H., Mao, H. -. Q. Electrospun scaffolds for stem cell engineering. Advanced drug delivery reviews. 61, 1084-1096 (2009).
- Lowery, J. L., Datta, N., Rutledge, G. C. Effect of fiber diameter, pore size and seeding method on growth of human dermal fibroblasts in electrospun poly (epsilon-caprolactone) fibrous mats. Biomaterials. 31, 491-504 (2010).
- Tillman, B. W., et al. The in vivo stability of electrospun polycaprolactone-collagen scaffolds in vascular reconstruction. Biomaterials. 30, 583-588 (2009).
- Ju, Y. M., Choi, J. S., Atala, A., Yoo, J. J., Lee, S. J. Bilayered scaffold for engineering cellularized blood vessels. Biomaterials. 31, 4313-4321 (2010).
- McCullen, S. D., et al. In situ collagen polymerization of layered cell-seeded electrospun scaffolds for bone tissue engineering applications. Tissue Engineering Part C: Methods. 16, 1095-1105 (2010).
