Électrofilé Fort échafaudages de poly (glycérol-dodécanedioate) pour l'ingénierie des tissus neuronaux De Souris cellules souches embryonnaires
Summary
Synthèse et la fabrication de fibres longues électrofilé couvrant une zone de plus grand dépôt par un collecteur nouvellement conçu à partir d'un polymère biodégradable roman nommé poly (glycérol-dodécanoate) (PGD) a été signalé. Les fibres sont capables de soutenir la croissance de cellules dérivées de cellules souches pluripotentes de souris.
Abstract
Pour les applications de génie tissulaire, la préparation d'échafaudages biodégradables et biocompatibles est la tâche la plus souhaitable, mais difficile. Parmi les différents procédés de fabrication, électrofilage est le plus intéressant en raison de sa simplicité et sa polyvalence. En outre, les nanofibres électrofilées imitent la taille de la matrice extracellulaire naturelle assurant un soutien supplémentaire pour la survie et la croissance cellulaire. Cette étude a montré la viabilité de la fabrication de fibres longues couvrant une plus grande surface de dépôt pour un polymère biodégradable et biocompatible roman nommé poly (glycérol-dodécanoate) (DPI) 1 en utilisant un collecteur nouvellement conçu pour électrofilature. DPI présente des propriétés élastiques uniques avec des propriétés mécaniques similaires aux tissus nerveux, il est donc approprié pour des applications de génie tissulaire de neurones. La synthèse et la fabrication mis en place pour la fabrication de matériaux d'échafaudage fibreux était simple, hautement reproductible et peu coûteux. Dans biocompatibilitéles essais, les cellules dérivées de cellules souches embryonnaires de souris pourraient adhérer à et se développer sur les fibres électrofilées de DPI. En résumé, ce protocole fournit un procédé de fabrication polyvalent de fabrication de fibres DPI électrofilé pour soutenir la croissance des cellules de la lignée de cellules souches embryonnaires de souris dérivées de neurones.
Introduction
Électrofilage est l'un des procédés de traitement efficaces pour produire des échafaudages de fibres de taille de micropore de nanomètres. Le principe de base de électrofilature implique un cône de Taylor de la solution qui se tient à l'orifice d'une aiguille par application d'une haute tension entre la pointe de l'aiguille et un collecteur de terre. Lorsque la répulsion électrostatique dans la solution dépasse la tension de surface, un jet de fluide chargé est éjecté hors de la pointe de l'aiguille, se déplace à travers l'air par évaporation de solvant, et est finalement déposé sur le collecteur à la masse. La pompe de seringue fournit un flux continu de solution sortant de la filière et par conséquent des copies multiples des fibres électrofilées peut être fabriqué à l'intérieur d'une courte période de temps. Au cours de sortie de la filière d'arriver au niveau du collecteur, le jet chargé va subir des étirements et fouetter selon un certain nombre de paramètres qui comprennent la viscosité et la tension superficielle de la solution de polymère, les électrostatiques!force de c dans la solution, et l'interaction du champ électrique externe, etc 2.
Dans le procédé d'électrofilage, un collecteur servant de substrat conducteur, où les fibres à micro-nanomètres pourraient être déposées. Dans cette étude, un nouveau type de collecteur de fibres a été conçue pour obtenir des mats de fibres avec la taille souhaitée (longueur x largeur). Traditionnellement, la feuille d'aluminium est utilisée en tant que collecteur, mais il est difficile de transférer les fibres à partir de la surface plane à un autre substrat. La difficulté de la récolte d'une natte de fibres intactes à partir d'un collecteur traditionnel était principalement dû au fait que les fibres électrofilées fixent fermement à la surface du collecteur. Par conséquent, nous avons modifié le collecteur par pliage d'un morceau de feuille d'aluminium en une bande rectangulaire et sa fixation perpendiculairement à une plaque de métal plate. Les fibres électrofilées sont étirées à travers la zone entre l'extrémité de la bande et la plaque métallique, qui peut être facilement transféré à un autre Substrate.
L'intérêt pour les polymères élastomères thermiquement réticulés est en pleine expansion en raison du travail de pionnier du groupe Robert Langer, qui a introduit le poly (glycérol sebacate) (PGS), un polyester qui est analogue au caoutchouc vulcanisé en 2002 3. Similaires à PGS, nous avons développé avec succès poly (glycérol-dodécanoate) (DPI) par condensation thermique de glycérol et l'acide dodécanedioïque et démontré sa propriété unique à mémoire de forme 1. Contrairement rigide matériaux synthétiques poly (hydroxy butyrate) ou poly (L-lactide) (le modules de Young de 250 MPa et 660 MPa respectivement), le DPI présente une propriété élastomère comme du caoutchouc, avec un module de Young de 1,08 MPa lorsque la température est supérieure à 37 ° C, qui est un match serré au nerf périphérique in-situ (0,45 MPa). En outre, le DPI est biodégradable et le temps de dégradation peut être affiné en faisant varier le rapport de glycérol et l'acide dodécanedioïque. Dodécanedioïque est un sous-douze carboneposition avec deux groupes carboxyliques terminaux, HOOC (CH 2) 10 COOH. Acides dicarboxyliques même numérotées comme l'acide sébacique et l'acide dodécanedioïque peuvent être métabolisés en acétyl-CoA et entrez le Krebs (TCA) / (acide citrique) cycle. Le produit métabolique des acides dicarboxyliques, le succinyl-CoA, est un précurseur intermédiaire gluconeogenetic et de cycle TCA 4. Ainsi, certaines études ont suggéré qu'ils pourraient être utilisés en tant que substrat de carburant alternatif pour la nutrition entérale et parentérale, en particulier dans les états pathologiques. En outre, le DPI présente une mémoire de forme unique, car sa température de transition vitreuse est de 31 ° C, donc il montre des propriétés mécaniques distinctes, à température ambiante et à la température corporelle. En somme, le DPI est biodégradable, biocompatible, présentant des propriétés élastiques uniques avec des propriétés mécaniques similaires aux tissus nerveux; Par conséquent, il s'agit d'un matériau approprié pour des applications nerf d'ingénierie tissulaire. Dans ce protocole, la électrofiléfibres longues couvrant une vaste zone de dépôt ont été fabriqués par le collecteur nouvellement conçu de DPI. Les échafaudages de fibres peuvent soutenir la croissance des cellules souches pluripotentes de souris et de la différenciation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les limitations de collecteurs simples ou les complexités de collecteurs qui sont actuellement utilisés pour augmenter la restriction électrofilage d'obtention de la longueur désirée et la taille de matelas de fibres pour certaines applications tournant. En outre, le transfert des fibres à partir du collecteur de masse à la boîte de culture ou d'autres substrats est un défi 5. Dans ce rapport, un collecteur nouvellement conçus, fabriqués en attachant une bande de papier d'aluminium pour…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été réalisé en utilisant les installations du Département de génie biomédical à l'Université internationale de Floride.
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 |
Riferimenti
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