Électrofilage treillis polymères fibreux pour l'ingénierie tissulaire et de la culture cellulaire
Summary
Le processus de électrofilage de polymères pour l'ingénierie tissulaire et de culture cellulaire est abordée dans cet article. Plus précisément, l'électrofilage des macromères photoréactif avec des capacités de traitement supplémentaires de photopatterning et multi-polymère électrofilage est décrite.
Abstract
Comme le domaine de l'ingénierie tissulaire évolue, il ya une demande énorme pour produire des matériaux plus adaptés et les techniques de transformation afin de répondre aux exigences (par exemple, la mécanique et la vascularisation) des organes plus complexes et les tissus. Électrofilage est une technique populaire pour créer des échafaudages fibreux qui imitent l'architecture et de l'échelle la taille de la matrice extracellulaire native. Ces échafaudages fibreux sont également utiles comme substrats de culture cellulaire, car les fibres peuvent être utilisés pour diriger le comportement cellulaire, y compris la différenciation des cellules souches (voir examens approfondis par des Mauck<em> Et al.</em> Et Sill<em> Et al.</em> Pour plus d'informations). Dans cet article, nous décrivons le processus général de électrofilage de polymères et comme un exemple, un acide hyaluronique electrospin réactif capable de réticulation avec exposition à la lumière (voir Ifkovits<em> Et al.</em> Pour une revue sur les matériaux photoréticulables). Nous introduisons également des capacités de traitement supplémentaires telles que photopatterning et multi-formation de polymères échafaud. Photopatterning peut être utilisé pour créer des échafaudages avec des canaux et multi-échelle pour augmenter la porosité infiltration cellulaire et la distribution des tissus. Multi-polymère échafaudages sont utiles pour mieux ajuster les propriétés (mécanique et de la dégradation) d'un échafaudage, y compris sur mesure porosité pour une infiltration cellulaire. En outre, ces techniques peuvent être étendues pour inclure un large éventail de polymères et de macromères réactive pour créer des échafaudages complexes qui fournissent les repères nécessaires pour le développement de constructions tissus succès d'ingénierie.
Protocol
Discussion
Électrofilage a été utilisé pour préparer des échafaudages fibreux à partir de polymères. Photoréticulables échafaudages à base d'acide hyaluronique ont été utilisés comme un exemple illustratif, où l'exposition de lumière est nécessaire à la réticulation. Avec l'utilisation de macromères réactives, telles que Meha, les canaux qui ont déjà démontré améliorée distribution cellulaire ont été incorporées dans les échafaudages avec l'utilisation d'un masque pendant photoré…
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par une bourse de l'American Heart Association prédoctorale à JLI et les National Institutes of Health octroi R01AR056624.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| DAPI | Reagent | Invitrogen | D1306 | |
| I2959 | Reagent | Ciba Specialty Chemicals | ||
| PEO 200 kDa | Polysciences | 17503 | ||
| PEO 900 kDa | Reagent | Sigma | 189456 | |
| Methacryloxethyl thiocarbamoyl rhodamine B | Reagent | Polysciences | 23591-100 | Prepare stock solution in DMSO |
| Live/Dead Stain Kit | Reagent | Invitrogen | L3224 | Contains Calcein (stains live cells green) and ethidium homodime (stains red dead cells) |
| Syringe Pump | Equipment | KD Scientific | KDS100 | Two are needed for dual polymer spinning |
| Power Source | Equipment | Gamma High Voltage | ES30P-5W | Two are needed for dual polymer spinning |
| Motor | Equipment | Triem Electric Motors, Inc | 0132022-15 | Must attach to a custom built mandrel |
| Tachometer | Equipment | Network Tool Warehouse | ESI-330 | Use to monitor mandrel speed |
| Omnicure UV Spot Cure System with collimating adapter | Equipment | Exfo Life Sciences Division | S1000 | |
| Silicone Tubing | Equipment | McMaster-Carr | 51135K151 | |
| Luer Lock Female Adapter | Equipment | McMaster-Carr | 51525K293 | |
| Luer Lock Male Adapter | Equipment | McMaster-Carr | 51525K143 | |
| Needles | Equipment | Fisher Scientific | 14-825-16H | |
| Coverslips | Equipment | Corning | 2875-22 |
References
- Burdick, J. A., Chung, C., Jia, X., Randolf, M. A., Langer, R. Controlled degradation and mechanical behavior of photopolymerized hyaluronic acid networks. Biomacromolecules. 6, 386-391 (2005).
- Baker, B. M., Gee, A. O., Metter, R. B., Nathan, A. S., Marklein, R. A., Burdick, J. A., Mauck, L. R. The potential to improve cell infiltration in composite fiber-aligned electrospun scaffolds by the selective removal of sacrificial fibers. Biomaterials. 29, 2348-2358 (2008).
- Ifkovits, J. L., Burdick, J. A. Review: Photopolymerizable and degradable biomaterials for tissue engineering applications. Tissue Engineering. 13, 2369-2385 (2007).
- Khademhosseini, A., Eng, G., Yeh, J., Fukuda, J., Blumling, J., Langer, R., Burdick, J. A. Micromolding of photocrosslinkable hyaluronic acid for cell encapsulation and entrapment. J. Biomed Mater Res A. 79A, 522-532 (2006).
- Mauck, R. L., Baker, B. M., Nerurkar, N. L., Burdick, J. A., Li, W. J., Tuan, R. S., Elliott, D. M., M, D. Engineering on the Straight and Narrow: The Mechanics of Nanofibrous Assemblies for Fiber-Reinforced Tissue Regeneration. Tissue Engineering B. 15, 171-193 (2009).
- Sill, T. J., Von Recum, H. a. v. o. n. Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering. Biomaterials. 29, 1989-2006 (2008).
- Sundararaghavan, H. G., Metter, R. B., Burdick, J. A. Electrospun fibrous scaffolds with multi-scale and photopatterned porosity. , (2009).
