組織再生用ゼラチンのウェット ベース回転成形プロセス
Summary
我々 は開発し、ティッシュ エンジニア リングのアプリケーションに使用されるゼラチン ベースの生体材料の構築のため、湿式紡糸概念に基づくプロトコルを記述します。
Abstract
この記事は、モノフィラメント繊維または他の適切な形態に天然高分子としてゼラチンを製造するための安価な方法を示します。湿式紡糸法をゼラチン繊維は適切な凝固中のスムーズな押し出しによって生成されます。、これらのゼラチン繊維の組織の特徴を模倣する能力を機能面を向上させるため、ゼラチンは、この概念を参照して管形状に成形できます。ゼラチン チューブ, in vitro および in vivo 検査を受け、組織工学の適用のための大きな可能性を示しています。ゼラチンに (例えば、緊張または心血管系システム)、被災地域の組織を置き換えると同様幹細胞と神経回路の直接の代替を提供することによって再生を促進するためにチューブを使用ことができます適切な詰め物ギャップ材料として機能します。このプロトコルに基づいて天然高分子生体材料を作成する詳細な手順について説明し、その実装は、大きな組織再生の戦略を実現する相関の天然高分子開発メリットを得る予定です。
Introduction
組織再生における最新の開発には、医療における新たな治療戦略の改善のための挑戦を表す組織工学」のアプリケーションが含まれます。たとえば、神経系の再生、次の傷害または病気の限られた可能性は世界的に重大な健康問題を生じます。神経系に関連する病態生理学的プロセスの複雑さのためまたは伝統的な自家の使用安定化手術の実装機能の成果に利点を提供する示されているのための強力な証拠がないです。脊柱固定手術1,2の効果。被災地で組織が失われた、hypertrophically によるアストロ サイト3、最終的に密集したグリア瘢痕4,5を形成に置き換え。この行列は、ブロック神経の回復は6、7の機能し、は、このように、大きく再生の妨げのバリアとして機能します。組織の損失を防ぐために、破損した領域の整合性を維持することによってだけでなく、神経細胞の直接の代替を提供することにより瘢痕関連結合組織の形成を減らす適切な充填のギャップを期待すると軸索の再生を促進するための回路。
高分子生体材料として自然な細胞外マトリックス (ECM) のサポートを通じて、細胞または軸索行動と組織進行の規程に基づき、組織再生療法の足場として推奨されています。繊維の形式は、その一次元構造8により、様々 な材料のためのビルディング ブロックとして一般的と見なされます。繊維は、溶融押出成形や湿式紡糸法によって一般に得ることがただし、大きいサイズとコスト、装置およびこれらのメソッドを実行する難しさの挑戦しています。さらに、高分子繊維に関連する仕事の大半は合成または複合材料に集中しています。天然の高分子生体材料の源としては、人間の体の良い生体適合性プロパティを提供しています。それにもかかわらず、天然高分子繊維の配置を得るに比較的合成高分子ソース9のよりも難しいです。したがって、良質なたんぱく源としての天然高分子生体材料繊維への変換が重要な戦略 — だけでなく生体材料の繊維は、直接モノマーに不要な変換を回避するため、原料から分離されたが、見た目と良好な特性10またタンパク質繊維があります。
この点では、湿式紡糸、組織工学のための実験室規模で実装できるの基本的な概念を自然なポリマー繊維の生産のための安価な処理法について述べる。湿式紡糸は、押出、適したポリマー無溶剤に高分子溶液の凝固によって実行されます。適切な粘性ソリューション凝固中にドープした溶解するポリマー分子が発生します。相転移によるフィラメントの溶解度を失うし、固体高分子相11の形で沈殿します。組織再生アプリケーションのために適切考慮される成形プロセスによって管形状にゼラチンの開発を拡大してこの概念を参照します。さらに、本質的に、我々 開発することもゼラチン繊維からの材料の任意の形状 (例えば、ゼラチン コンジットを重ねいくつかのゼラチン繊維)、他のアプリケーションを必要に応じて。
ゼラチン、生分解性天然高分子は、変性、加水分解コラーゲン、コラーゲン12の結晶、非晶質、またはトリプル ヘリカル状態などから形成されます。そのコラーゲンは脊椎動物と無脊椎動物13,14神経の成長を誘導する主要な ECM の蛋白質の構造に類似しているすべての結合組織の重要な構造蛋白質をよく知られていると、同時に脊髄損傷の中に分泌するグリコサミノグリカンの大量に置き換えられます。したがって、ソースとしてゼラチンの使用は任意の医療車両に最適になります。ゼラチンは生分解性も安価なソースばかりかと cytocompatible と一時的な欠陥フィラー15に臨床的に実証済み。管形成,を in vitro および in vivo のテストここで説明は、ゼラチンは、優れた生体適合性と今後組織エンジニア リング アプリケーションの適合性を示しています。ひと脂肪幹細胞を培養、ゼラチン チューブは、神経細胞マーカーとして肯定的な特異染色による神経前駆細胞に分化を向上します。さらに、この研究では、定められた方法によって生成されるギャップ材料を充填としてゼラチンが期待されている管理しやすく安全にする組織の強化のため相関自然なポリマーの開発が現在組織の技術者が大いに再生戦略。
Protocol
Representative Results
Discussion
我々 は単純な湿式紡績天然高分子組織再生の研究に適用できる技術を使ってゼラチン ベースの生体材料の開発を紹介しました。この作品は、ゼラチン ゼラチン自体のプロパティを最適化する目的で、他のソースの追加なしの素晴らしいたんぱく源として作製の可能性を示した。完全にゼラチン ベースの生体材料の開発を部屋の温度 (22-26 ° C) で行った。穏やかなソリューションの準備は、?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究によって、国防の大臣 (MAB-105-070; をサポートされていましたMAB-106-077;MAB-107-032;MAB-107-065)、科学技術 (ほとんど 107-2320-B016-016)、三サービス総合病院、国立省防衛医療センター、台湾 (TSGH-C106-046;TSGH-C106-115。TSGH-C107-041)、鄭新総合病院と国立防衛医療センター協力 (CH-NDMC-107-8)。
Materials
| Solution preparation: | |||
| Gelatin type B (porcine) | Ferak | Art. -Nr. 10733 | 500 g vial |
| Wet spinning process: | |||
| Peristaltic pump | Gilson | Model M312 | Minipuls*3 |
| Plastic tube connector | World Precision Instruments | 14011 | 1 box |
| Syringe | Sterican | 5A06258541 | 26Gx1/2"(0.45 x 12mm) |
| Acetone | Ferak | Art. -Nr. 00010 | 2.5 L vial |
| Polycaprolactone CAPA 6500 | Perstorp | 24980-41-4 | – |
| Dichloromethane | Scharlau | CL03421000 | 1 L vial |
| Glass Pasteur pipette | Fisher Scientific | 13-678-20A | – |
| Hemostat | Shinetec instruments | ST-B021 | – |
| Peripheral venous catheter (Introcan Certo) | B. Braun | 1B03258241 | 24Gx3/4"(0.7 x 19mm) |
| Morphology of the gelatin tube: | |||
| Ion sputter coater machine | Hitachi | e1010 | – |
| Scanning electron microscopy | Hitachi | S-3000N | – |
| Cultivation of cells on the gelatin tube: | |||
| Trypsin-EDTA | Gibco | 488625 | 100 mL vial |
| Fetal bovine serum | Gibco | 923119 | 500 mL vial |
| Dulbecco's modified Eagle's medium | Gibco | 31600-034 | Powder |
| Keratinocyte-SFM medium | Gibco | 10744-019 | 500 mL vial |
| T25 culture flask | TPP | 90025 | VENT type |
| 6-well plate | Falcon | 1209938 | – |
| Immunocytochemistry: | |||
| Phospate-buffered saline | Gibco | 654471 | 500 mL vial |
| Acetic acid glacial | Ferak | Art. -Nr. 00697 | 500 mL vial |
| NP-40 surfactant (Tergitol solution) | Sigma | 056K0151 | 500 mL vial |
| Normal goat serum | Vector Laboratories | S-1000-20 | 20 mL vial, concentrate |
| Nestin (primary antibody) | Santa Cruz Biotechnology | SC-23927 | – |
| Donkey anti-mouse-fluorescein isothiocyanate (secondary antibody) | Santa Cruz Biotechnology | SC-2099 | – |
| Hoechst 33342 | Anaspec | AS-83218 | 5 mL vial |
| In vivo biocompatibility test: | |||
| Tiletamine+zolazepam | Virbac | BC91 | 5 mL vial |
| Xylazine | Bayer korea | KR03227 | 10 mL vial |
| Ketoprofen | Astar | 1406232 | 2 mL vial |
| Povidone-iodine solution | Everstar | HA161202 | 4 L barrel |
| Cefazolin | China Chemical & Pharmaceutical | 18P909 | 1 g vial |
| Scalpel blade | Shinetec instruments | ST-B021 | – |
| Surgical scissor | Shinetec instruments | ST-B021 | – |
Riferimenti
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