Postproducción de procesamiento de las Fibras electrospun de Ingeniería de Tejidos
Summary
Andamios electrospun puede ser procesado post-producción para aplicaciones de ingeniería de tejidos. Aquí se describen los métodos para hacer girar los andamios complejos (por hilado consecutivos), para la fabricación de andamios más gruesas (por el multi-capas usando calor o recocido de vapor), para lograr la esterilidad (la producción aséptica o esterilización de la post-producción) y para la consecución de adecuadas propiedades biomecánicas.
Abstract
Electrospinning es un método de uso común y versátil para producir andamios biodegradables (a menudo) para la ingeniería de tejidos en 3D. 1, 2, 3 Muchos tejidos in vivo someterse a la distensión biaxial de mayor o menor medida, como la piel, vejiga, pelvis y hasta el paladar duro, como los niños crecer. En la producción de andamios para estos fines hay una necesidad de desarrollar andamios de adecuadas propiedades biomecánicas (si lograrse sin o con las células) y que son estériles para uso clínico. El objetivo de este trabajo no es la forma de establecer los parámetros básicos electrospinning (ya que hay una amplia literatura sobre electrospinning), sino sobre cómo modificar la producción de hilado después de andamios para que sean aptas para usos de ingeniería de tejidos – aquí espesor, propiedades mecánicas y la esterilización (necesario para la uso clínico) se consideran y también se describe cómo las células pueden ser cultivadas en los andamios y se somete a tensión biaxial a condición ellos para aplicaciones específicas.
Electrospinning tiende a producir láminas finas, como el colector de electrospinning se cubre de fibras aislantes se convierte en un conductor tan pobre que las fibras no se depositan en él. Por lo tanto se describen métodos para producir estructuras más gruesas por el calor o vapor de recocido aumentar la resistencia de los andamios, pero no necesariamente la elasticidad. Hilado secuenciales de los andamios de diferentes polímeros para lograr andamios complejos también se describe. Metodologías de esterilización pueden afectar negativamente a la fuerza y la elasticidad de los andamios. Se comparan tres métodos para determinar sus efectos sobre las propiedades biomecánicas de los andamios electrospun de poli láctico-co-glicólico (PLGA).
Imagen de las células en los andamios y la evaluación de la producción de la matriz extracelular (ECM) de proteínas por las células en los andamios se describe. El cultivo de células in vitro en los andamios pueden mejorar la fuerza y la elasticidad de andamio, pero la ingeniería de tejidos literatuRe muestra que las células a menudo no producen ECM apropiado cuando se cultivan bajo condiciones estáticas. Hay muy pocos sistemas comerciales disponibles que permiten a las células un cultivo en los andamios bajo regímenes de acondicionamiento dinámicos -. Un ejemplo es el ElectroForce Bose 3100 que puede ser utilizada para ejercer un programa de acondicionamiento en las células en los andamios a cabo usando mordazas mecánicas dentro de unos medios de cámara de llenado 4 Una aproximación a un biorreactor presupuesto cultivo de células para la distorsión controlada en 2 dimensiones se describe. Se demuestra que las células pueden ser inducidas a producir elastina en estas condiciones. Por último la evaluación de las propiedades biomecánicas de los andamios procesados cultivadas con o sin células se describe.
Protocol
Discussion
Electrospinning es una técnica muy popular para la producción de andamios para la ingeniería de tejidos. 14, 15, 16 Si bien es relativamente fácil de producir andamios básicos electrospun para uso experimental de la técnica también es complejo y multifacético, con muchas variables. 6 Hay muchos estudios que describen cómo el electrospinning parámetros determinan el andamiaje producido. En este estudio se centra en la post-producción desafíos considerables para que los andamios de las ar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Damos las gracias a BBSRC para la financiación de un doctorado para el Sr. Bye 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).
