세 가지 차원 생체 모방 기술 : 소설 Biorubber는 콜라겐 하이드로 겔에 마이크로 및 매크로 스케일 아키텍처를 정의 작성합니다
Summary
An innovative biofabrication technique was developed to engineer three-dimensional constructs that resemble the architectural features, components, and mechanical properties of in vivo tissue. This technique features a newly developed sacrificial material, BSA rubber, which transfers detailed spatial features, reproducing the in vivo architectures of a wide variety of tissues.
Abstract
조직 지지체는 조직 재생 과정에서 중요한 역할을한다. 이상적인 발판는 데 적절한 구성, 대상 계수, 잘 정의 된 아키텍처 기능 같은 몇 가지 요구 사항을 충족해야합니다. 생체 조직의 고유 아키텍처를 요점을 되풀이 생체 적합 물질은 질병을 공부뿐만 아니라 손실과 잘못된 연부 조직의 재생을 촉진하기 위해 매우 중요합니다. 신규 biofabrication 기술이 연구 및 임상 적 적용을위한 생체 재료의 새로운 세대를 만들 아트 화상, 3 차원 (3D) 인쇄, 선택적 효소의 활성 상태를 결합하는 개발되었다. 개발 한 물질, 소 혈청 알부민 고무 특정 기하학적 특징을 지탱 몰드에 주입 반응이다. 이 희생 물질은 자연 골격 물질에 건축 기능의 적절한 전송을 할 수 있습니다. 프로토 타입은 4 3mm 채널에 repr로 3D 콜라겐 지지체로 구성분 지형 구조를 ESENT. 이 논문은 자연 구조의 생성이 biofabrication 기술의 사용을 강조한다. 이 프로토콜은 컴퓨터 지원 소프트웨어 (CAD) 골격 물질 내에서 구조적 특징을두고 고무의 효소 소화 하였다 BSA 고무 주입 반응 것이다 고형 금형 제조를 이용한다.
Introduction
조직 공학 분야에서 조직 지지체를 제조하는 능력은 중요하다. 적합한 조직 골격이 3 차원 구조를 갖는 생체 적합성 재료로 구성되고, 생체 조직의 구조를 모방은 세포 및 조직의 성장 및 리모델링을 용이. 이 비계는 영양분의 수송 및 폐기물 1-4의 제거를 허용해야합니다. 이러한 지지체의 제조에서 주요 장애물 중 하나는 생체 적합성 물질로 특정 기하학적 특징 요점을 되풀이하는 능력이다. 몇몇 biofabrication 기술은 이러한 지지체의 기하학적 특징을 조절하는 것으로보고 된, 예로는 용매 캐스팅 9 조형 10 5-8 전기 방사되고, 그 중에서도 11 차원 인자. 이러한 기술은 제어 내부 및 외부 건축 기능을 상대적으로 쉽게 전송을 제공하는 짧은 가을, 비싼, 그들의 해상도와 인쇄 적성 (에 의해 제한되어 있습니다 <em> 예를 들면, 노즐 게이지, 소재 제한), 또는 실행 가능한 지지체 (12)를 생성하기 위해 장시간을 요구 후 제조 기술을 필요로한다.
많은 상용 제조 시스템에서, 내부 보이드, 채널 및 기능 생성 모래 또는 다른 적합한 이동식 또는 희생 물질을 사용하여 달성된다. 금속 또는 플라스틱 부분 사형 주위에 형성되고, 그것이 경화되면, 모래가 제거된다. 거의 같은 방법으로, 생체 물질의 차세대 biosand 당량이 필요하다. 따라서, BSA 고무 biosand위한 대용품으로 개발되었다. BSA 고무는 글루 타르 알데히드와 가교 결합 소 혈청 알부민으로 구성된 신규 제형 재료이다. 궁극적 인 목표는 생분해 성 콜라겐 지지체에 특정 건축 기능을 다시하는 것입니다. 원 조직의 금형 치수 충실도를 유지하는 희생 biorubber의 특성을 설명한다.
<p cl엉덩이 = "jove_content"> BSA 및 글루 타르 알데히드의 농도의 몇몇 조합은 다양한 용매를 사용하여 테스트 하였다. 이 자료는 BSA와 글루 타르 알데히드의 반응에 의해 만들어졌습니다. BSA 고무 조직 형의 복잡한 형상의 반응에 주입 될 수있다. 가교 BSA는 불안정하고 쉽게 중성 pH 및 온도 조건에서 효소에 의해 분해 트립신된다. 반대로, I 콜라겐 손상 유형은 트립신 소화에 매우 강하다. 이러한 기능은 선택적으로 뒤에 콜라겐을 떠나 BSA 고무를 제거하기 위해 대문자로했다. 본 연구는 생체 지지체 특정 구조적 특징을 제공 할 수있는 불안정한 주형을 얻기 위해 필요한 최적 파라미터를 결정하는 단계로 구성되었다. 평가 특정 기능 혼합 성, 효소 절단, 하중 및 네가티브 몰드에 주입 반응 할 수있는 능력을 포함했다. 30 % BSA 및 3 % 글루 타르 알데히드의 조합은 이러한 요구 사항을 충족. 이 프로토콜은 necess을 제공합니다진 가이드 라인은이 세 가지 차원의 발판을 만들 수 있습니다. 프로토 타입은 하나의 유입과 각각 4- 3-mm의 직경이 유출 채널 분지 구조를 나타내는 콜라겐 지지체로 구성되어 있습니다. 이 방법은 관심있는 조직을 다량 및 미세 환경을 모방 할 수있는 잠재력을 갖는다. 이 기술은 생체 조직 탄성 관심 조직의 다른 특성을 모방하기 위해 동조 될 수있는 높은 정확도를 가진 비교적 쉽고 적시 문제에 생분해 성 물질의 특정 기하학적 유익을 제공하기 위해 실행 가능한 기술을 제공한다.Protocol
Representative Results
Discussion
Biofabrication 생물학 및 공학 원리가 기본 조직을 모방 복잡한 물질을 생성하기 위해 병합하는 고도의 전문 분야 필드입니다. 이를 달성하기 위해서, 생체 조직으로부터 수집 한 정보를 사용하여 시험 관내 지지체로 번역 기술을 개발할 필요가있다. 이러한 방식으로, 플랫폼이 밀접 생체 조직, 구조적 기능적, 기계적 특성과 유사한 것으로 설계 될 수있다. 최적 발판 재료, ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by NIH-NIDCR IRO1DE019355 (MJ Yost, PI), and NSF-EPSCoR (EPS-0903795).
Materials
| Collagen type I | Collagen extracted from calf hide | ||
| Hydrocloric Acid (HCl) | Sigma-Aldrich | 7647-01-0 | |
| Phosphate Buffer Solution (PBS Tablets) | MP Biomedical | U5378 | 1 tablet per 100 mL makes 1XPBS |
| Albumium from bovine serum (BSA) | Sigma-Aldrich | A9647 | |
| Glutaraldehyde | Sigma -Aldrich | G5882 | Toxic |
| Lard | Fields | 3090 | |
| Stainless Steel Molds | Milled using Microlution Machine | ||
| Air Brush Kit | Central Pneumatic | 47791 | |
| Mixing Tip for double syringe | Medmix | ML2.5-16-LLM | Mixer, DN2,5X16, 4:1 brown, med |
| Small O ring for double syringe | Medmix | PPB-X05-04-02SM | Piston B, 5mL, 4:1, PE natural |
| Double Syringe cap | Medmix | VLX002-SM | Cap, 4:1/10:1, PE brown, med |
| Big O ring for double syringe | Medmix | PPA-X05-04-02SM | Piston A, 5 mL, 4:1 |
| Double Syringe | Medmix | SDL X05-04-50M | Double syringe, 5 mL, 4:1 |
| Double Syringe Dispenser | Medmix | DL05-0400M | Dispenser, 5 mL, 4:1, med , plain |
| Laminim | 3.6 mg/mL- extracted USC lab | ||
| 20 mL Syringe Luer Lock Tip | BD | 302830 | |
| Luer Lock Caps | Fisher | JGTCBLLX | |
| HEPES | Sigma -Aldrich | H4034 | |
| Gibco Minimum Essential Media 10X (MEM) | Life Technologies | 1143-030 | |
| Trypsin | Life Technologies | 27250-018 | |
| UV Crosslinker | Spectroline UV | XLE1000 | |
| Sodium Cloride (NaCl) | Fisher | S271-10 | To prepare Mosconas |
| Potassium chloride (KCl) | Sigma -Aldrich | P5405-250 | To prepare Mosconas |
| Sodium Bicarbonate (NaHCO3) | Fisher | BP328-500 | To prepare Mosconas |
| Glucose | Sigma -Aldrich | G-8270 | To prepare Mosconas |
| Sodium Phosphate didasic (NaH2PO4) | Sigma-Aldrich | S-7907 | To prepare Mosconas |
| Sterile Filter for syringes | Corning | 431224 |
Riferimenti
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