Elaborazione Postproduzione di fibre elettrofilate per l'ingegneria tissutale
Summary
Ponteggi elettrofilate possono essere trattati post-produzione per applicazioni di ingegneria tissutale. Qui si descrivono i metodi per la filatura ponteggi complessi (da spinning consecutivi), per rendere più spessi (da ponteggi multi-layering che utilizza il calore o vapore ricottura), per ottenere la sterilità (produzione asettica o di post produzione la sterilizzazione) e per il raggiungimento di adeguate proprietà biomeccaniche.
Abstract
Electrospinning è un metodo comunemente usato e versatile per la produzione di ponteggi (spesso biodegradabile) per l'ingegneria tissutale 3D. 1, 2, 3 Molti tessuti in vivo sottoposti a distensione biassiale in varia misura come la pelle, della vescica, pavimento pelvico e anche il palato duro come i bambini crescere. Nel produrre scaffold per questi scopi è necessario sviluppare scaffold di adeguate proprietà biomeccaniche (sia ottenuta senza o con cellule) e che sono sterile per uso clinico. Il focus di questo articolo non è come stabilire i parametri di electrospinning di base (in quanto vi è un'ampia letteratura sul electrospinning), ma su come modificare spun messaggio ponteggi produzione per renderli adatti per scopi di ingegneria dei tessuti – qui spessore, proprietà meccaniche e la sterilizzazione (necessaria per uso clinico) sono considerati e si descrivono anche come le cellule possono essere coltivate sui ponteggi e sottoposto a deformazione biassiale per condizionare loro per applicazioni specifiche.
Elettrofilatura tende a produrre fogli sottili, come il collettore elettrofilatura diventa rivestiti con fibre isolanti diventa un cattivo conduttore tale che le fibre non deposito su di esso. Quindi si descrive approcci per produrre strutture più spessi da calore o vapore ricottura aumentando la forza di ponteggi, ma non necessariamente l'elasticità. Filatura sequenziali di scaffolds di polimeri diversi per raggiungere ponteggi complessi è anche descritto. Metodologie di sterilizzazione può influire negativamente sulla resistenza e l'elasticità di ponteggi. Mettiamo a confronto tre metodi per il loro effetto sulle proprietà biomeccaniche su ponteggi elettrofilati di poli lattico-co-glicolico (PLGA).
Imaging di cellule su ponteggi e la valutazione della produzione della matrice extracellulare (ECM) proteine da parte delle cellule è descritto su ponteggi. Coltura di cellule su ponteggi in vitro in grado di migliorare la forza scaffold e elasticità, ma il tessuto di ingegneria alla letteraturare dimostra che le cellule spesso non riescono a produrre ECM appropriato quando coltivato in condizioni statiche. Ci sono alcuni sistemi commerciali disponibili che permettono di cellule di coltura su ponteggi in regime di condizionamento dinamici -. Un esempio è la ElectroForce Bose 3100 che può essere usato per esercitare un programma di condizionamento su cellule in impalcature tenute con grip meccaniche entro un supporto camera riempita 4 Un approccio ad un bioreattore coltura cellulare budget per la distorsione controllata in 2 dimensioni è descritto. Abbiamo dimostrato che le cellule possono essere indotte a produrre elastina in queste condizioni. Infine valutazione delle proprietà biomeccaniche di ponteggi trasformati in coltura con o senza cellule è descritto.
Protocol
Discussion
Electrospinning è una tecnica molto popolare per la produzione di scaffolds per l'ingegneria tissutale. 14, 15, 16 Mentre è relativamente semplice da realizzare ponteggi elettrofilati di base per uso sperimentale la tecnica è complessa e sfaccettata con molte variabili. 6 Ci sono molti studi che descrivono come la electrospinning parametri determinano il patibolo prodotto. In questo studio l'attenzione è rivolta alla post-produzione una notevole sfida per fare di architetture adeguate i…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo BBSRC per il finanziamento di un dottorato di ricerca per Bye Mr. Frazer.
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).
