Postproduction Verwerking van electrospun Vezels voor Tissue Engineering
Summary
Electrospun steigers kunnen worden verwerkt post-productie voor tissue engineering toepassingen. Hier beschrijven we methoden voor het spinnen complexe steigers (door opeenvolgende spinnen), voor het maken van dikkere steigers (door meerdere lagen met behulp van warmte of damp gloeien), voor het bereiken van steriliteit (aseptische productie of sterilisatie post-productie) en zorgt voor een juiste biomechanische eigenschappen.
Abstract
Electrospinning is een veel gebruikte en veelzijdige methode om steigers (vaak biologisch afbreekbaar) te produceren voor 3D-tissue engineering. 1, 2, 3 Veel weefsels in vivo biaxiale buik ondergaan in verschillende mate zoals huid-, blaas-, bekkenbodem en zelfs het harde gehemelte als kinderen groeien. Bij de productie steigers voor deze doeleinden is het noodzakelijk steigers geschikte biomechanische eigenschappen ontwikkelen (of verkregen zonder of met cellen) en die steriel voor klinisch gebruik. De focus van dit artikel is niet hoe de fundamentele electrospinning parameters (want er is een uitgebreide literatuur over electrospinning) het opstellen, maar over de manier waarop gesponnen steigers postproductie te passen zodat ze geschikt zijn voor tissue engineering doeleinden – hier dikte, mechanische eigenschappen en sterilisatie (nodig voor klinisch gebruik) worden beschouwd en we hebben ook beschrijven hoe cellen kunnen worden gekweekt op steigers en onderworpen aan biaxiale stam te conditioneren ze voor specifieke toepassingen.
Electrospinning geeft meestal dunne vellen, de electrospinning collector wordt bedekt met isolerende vezels wordt slecht geleidt zodat vezels niet meer borg op. Daarom wordt beschreven benaderingen dikkere structuren produceren door warmte of stoom gloeien verhoging van de sterkte van steigers, maar niet noodzakelijkerwijs de elasticiteit. Sequentiële spinnen van steigers verschillende polymeren complex steigers bereiken is ook beschreven. Sterilisatie methoden kunnen schaden sterkte en elasticiteit van steigers. We vergelijken drie methoden voor de effecten daarvan op de biomechanische eigenschappen van electrospun steigers van poly-melkzuur co-glycolzuur (PLGA).
Imaging cellen op steigers en beoordeling van de productie van extracellulaire matrix (ECM) eiwitten van cellen op steigers beschreven. Het kweken van cellen op steigers in vitro kan verbeteren steiger de sterkte en elasticiteit, maar de tissue engineering literatuopnieuw blijkt dat cellen vaak niet de juiste ECM produceren wanneer gekweekt onder statische omstandigheden. Er zijn weinig commerciële systemen beschikbaar om te streven cultuur cellen steigers onder dynamische conditioning regimes -. Een voorbeeld is het Bose ElectroForce 3100 kan worden gebruikt om een conditioneringsprogramma op cellen in steigers gehouden mechanisch grijpt in een medium gevulde kamer uitoefenen 4 Een benadering van een begroting celkweek bioreactor voor gecontroleerde vervorming in 2 dimensies wordt beschreven. We tonen aan dat cellen worden geïnduceerd om elastine onder deze omstandigheden. Tenslotte beoordeling van de biomechanische eigenschappen verwerkte steigers gekweekt met of zonder cellen beschreven.
Protocol
Discussion
Electrospinning is een zeer populaire techniek voor het produceren van steigers voor tissue engineering. 14, 15, 16 Ook al is het relatief eenvoudig is om elementaire electrospun steigers te produceren voor experimenteel gebruik van de techniek is ook complex en veelzijdig met veel variabelen. 6 Er zijn veel studies wordt beschreven hoe de electrospinning parameters bepalen het schavot geproduceerd. In deze studie ligt de nadruk op de grote uitdagingen na de productie naar steigers van passende arc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken BBSRC voor de financiering van een doctoraat voor de heer Frazer Bye.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Poly lactic-co-glycolic acid | Sigma Aldrich | ||
| Poly lactic acid | Sigma Aldrich | 81273 | Inherent viscosity ~2.0dl/g |
| Poly ε-caprolactone | Sigma Aldrich | ||
| Poly hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate 12:1 | Goodfellow | 578-446-59 | PHB88/PHV12 |
| Dichloromethane | Sigma Aldrich or Fisher | 270997 or D/1850/17 | >99.8% contains 50-150ppm amylene stabiliser |
| 50 multi coloured balloons | Wilkinson’s Hardware Stores Ltd. | 0105790 | |
| Goat anti-rabbit IgG (FC):FITC | AbDserotec | STAR121F | |
| Rabbit anti-human alpha elastin | AbDserotec | 4060-1060 | |
| Screw Cap GL45 PP 2 Port, pk/2 | SLS | 1129750 | |
| 4′,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride | Sigma Aldrich | 32670 | |
| CellTracker green CMFDA | Invitrogen | C7025 | |
| CellTracker red CMTX | Invitrogen | C34552 |
References
- Canton, I., McKean, R., Charnley, M., Blackwood, K., Fiorica, C., Ryan, A., MacNeil, S. Development of an Ibuprofen-releasing biodegradable PLA/PGA electrospun scaffold for tissue regeneration. Biotechnology and bioengineering. 105, 396-408 (2010).
- Blackwood, K., McKean, R., Canton, I., Freeman, C., Franklin, K., Cole, A., Brook, I., Farthing, P., Rimmer, S., Haycock, J., Ryan, A., MacNeil, S. Development of biodegradable electrospun scaffolds for dermal replacement. Biomaterials. 29, 3091-3104 (2008).
- Yang, F., Maurugan, R., Wang, S., Ramakrishna, S. Electrospinning of nano/micro scale poly(L-lactic acid) aligned fibers and their potential in neural tissue engineering. Biomaterials. 26, 2603-2610 (2005).
- Sittichokechaiwut, A., Edwards, J. H., Scutt, A. M., Reilly, G. C. Short bouts of mechanical loading are as effective as dexamethasone at inducing matrix production by human bone marrow mesenchymal stem cell. Eur. Cell Mater. 20, 45-57 (2010).
- Sill, T. J., von Recum, H. A. Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering. Biomaterials. 29 (13), 1989-2006 (2008).
- Deitzel, J., Kleinmeyer, J., Harris, D., Beck Tan, N. C. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles. Polymer. 42, 261-272 (2001).
- Fridrikh, S., Yu, J., Brenner, M., Rutledge, G. Controlling the fiber diameter during electrospinning. Physical review letters. 90, 1-4 (2003).
- Fong, H., Chun, I., Reneker, D. Beaded nanofibers formed during electrospinning. Polymer. 40 (16), 4585-4592 (1999).
- Selim, M., Bullock, A. J., Blackwood, K. A., Chapple, C. R., MacNeil, S. Developing biodegradable scaffolds for tissue engineering of the urethra. BJU Int. 107 (2), 296-302 (2010).
- Tong, H. -. W., Wang, M. An investigation into the influence of electrospinning parameters on the diameter and alignment of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibers. Journal of Applied Polymer Science. 120 (3), 1694-1706 (2011).
- Tong, H. -. W., Wang, M. Electrospinning of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibrous tissue engineering scaffolds in two different electric fields. Polymer Engineering & Science. 51 (7), 1325-1338 (2011).
- Retzepi, M., Donos, N. Guided Bone Regeneration: biological principle and therapeutic applications. Clinical oral implants research. 21, 567-576 (2010).
- Moreau, J., Caccamese, J., Coletti, D., Sauk, J., Fisher, J. Tissue engineering solutions for cleft palates. Journal of oral maxillofacial. 65, 2503-2511 (2007).
- Yang, F., Both, S., Yang, X., Walboomers, X., Jansen, J. Development of an electrospun nano-apatite/PCL composite membrane for GTR/GBR application. Acta biomaterialia. 5, 3295-3304 (2009).
- Yoshimoto, H., Shin, Y., Terai, H., Vacanti, J. A biodegradable nanofiber scaffold by electrospinning and its potential for bone tissue engineering. Biomaterials. 24, 2077-2082 (2003).
- Telemeco, T., Ayres, C., Bowlin, G., Wnek, G., Boland, E., Cohen, N., Baumgarten, C., Mathews, J., Simpson, D. Regulation of cellular infiltration into tissue engineering scaffolds composed of submicron diameter fibrils produced by electrospinning. Acta biomaterialia. 1, 377-385 (2005).
