三次元バイオミメティック・テクノロジー：小説Biorubberはコラーゲンハイドロゲルで定義されたマイクロ・マクロスケールのアーキテクチャを作成します。
Summary
An innovative biofabrication technique was developed to engineer three-dimensional constructs that resemble the architectural features, components, and mechanical properties of in vivo tissue. This technique features a newly developed sacrificial material, BSA rubber, which transfers detailed spatial features, reproducing the in vivo architectures of a wide variety of tissues.
Abstract
組織足場は、組織再生の過程において重要な役割を果たしています。理想的な足場は、そのような適切な組成を有するなど、いくつかの要件、対象と弾性率、および明確に定義されたアーキテクチャ機能を満たす必要があります。 in vivoでの組織の本質的なアーキテクチャを再現生体材料は、疾患を研究するだけでなく、失われ、不正な形式の軟組織の再生を促進するために不可欠です。新規biofabrication技術は、研究および臨床用途のための生体材料の新世代を作成する技術の画像、3次元（3D）印刷法、選択的酵素活性の状態を組み合わせた開発されました。開発した材料、ウシ血清アルブミンゴムは、特定の幾何学的特徴を掲げ型に注入反応です。この犠牲材料は、天然の足場材料への建築の特徴を十分に転送できます。プロトタイプは4と3ミリメートルチャンネルのreprで3Dコラーゲン足場で構成されてい分岐構造をESENT。本論文では、自然の構築物の生成のためのこのbiofabrication技術の使用を強調しています。このプロトコルは、足場材料内にその建築の特徴を残して、ゴムの酵素消化に続いて、BSAゴムを注入し、反応になる固体の金型を製造するためのコンピュータ支援ソフトウェア（CAD）を利用します。
Introduction
組織工学の分野では、組織スキャフォールドを製造する能力が不可欠です。適切な組織足場は、3次元構造を有する、生体適合性材料から構成されており、 生体内組織アーキテクチャの模倣は、細胞および組織の増殖及びリモデリングを容易にします。この足場は、栄養素の輸送や廃棄物1-4の除去を可能にしなければなりません。これらの足場の製造における主な障害の一つは、生体適合性材料に特有の幾何学的特徴を再現する能力です。いくつかのbiofabrication技術がこれらの足場の幾何学的特徴を制御するために報告されており、例としては、溶媒キャスティング9、造形10 5-8エレクトロスピニングされ、とりわけ、11 3Dは、印刷します。これらの技術は、制御可能な内部および外部の建築の特徴を比較的容易に転送を提供するには及ばない高価であり、（彼らの解像度と印刷適性によって制限されています<em>例えば、ノズルゲージ、材料の制限）、または実行可能な足場12を生成するために長時間を必要後の製造技術を必要とします。
多くの商業的な製造システムでは、内部空隙、チャネル、および機能の作成は、砂または他の適切な取り外し可能または犠牲材料を使用して達成されます。金属又はプラスチック部品は、砂型の周囲に形成され、そしてそれが固化した後、砂を除去します。ほぼ同じ方法で、生体材料の次世代biosand相当を必要とします。したがって、BSAゴムはbiosandの代替品として開発されました。 BSAゴムはグルタルアルデヒドで架橋されたウシ血清アルブミンから成る新たに処方材料です。究極の目標は、生分解性コラーゲン足場に固有のアーキテクチャ機能を再作成することです。元の組織の型と次元の忠実度を維持し、犠牲biorubberの特性が記載されています。
<p clお尻= "jove_content"> BSA及びグルタルアルデヒド濃度のいくつかの組み合わせは、様々な溶媒を用いて試験しました。この材料は、BSAとグルタルアルデヒドとの反応によって作成されました。 BSAゴムは、組織の型の複雑な幾何学的形状に注入反応することができます。架橋されたBSAは、不安定なトリプシンと容易に穏やかなpHおよび温度条件で酵素によって消化されます。逆に、Iコラーゲン無傷のタイプは、トリプシン消化に非常に耐性です。これらの機能は、選択の背後にあるコラーゲンを残すBSAゴムを除去するために資産計上されました。本研究は、生体適合性足場に固有のアーキテクチャ機能を提供することができます不安定な金型を得るために必要な理想的なパラメータを決定から成っていました。評価された特定の特徴は、混合性、酵素消化、耐荷重、及び負の型に注入反応される能力が含まれていました。 30％BSA及び3％のグルタルアルデヒドとの組み合わせは、これらの要件を満たします。このプロトコルは、necessを提供aryのガイドラインは、これらの3次元足場を作成します。プロトタイプは1流入し、それぞれ4および3-ミリメートルの直径を持つ2つの流出路を有する分岐アーキテクチャを表すコラーゲン足場から構成されています。この技術は、対象の組織のマクロおよびミクロ環境を模倣する可能性を有します。この技術は 、生体内の組織の弾力性と関心の組織の他の特性を模倣するように調整することができる高忠実度、比較的容易かつタイムリーな問題で生分解性材料に固有の幾何学的な有益を提供するために実行可能な技術を提供します。Protocol
Representative Results
Discussion
Biofabricationは、生物学と工学の原則は、天然組織を模倣する複雑な材料を生成するためにマージする高度に学際的分野です。これを達成するために、in vivoでの組織から収集した情報を使用して、 インビトロ足場に翻訳技術を開発する必要があります。この方法では、プラットフォームは、密接にin vivoでの組織の、建築の機能的、および機械的特性に似ていることを操作?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by NIH-NIDCR IRO1DE019355 (MJ Yost, PI), and NSF-EPSCoR (EPS-0903795).
Materials
| Collagen type I | Collagen extracted from calf hide | ||
| Hydrocloric Acid (HCl) | Sigma-Aldrich | 7647-01-0 | |
| Phosphate Buffer Solution (PBS Tablets) | MP Biomedical | U5378 | 1 tablet per 100 mL makes 1XPBS |
| Albumium from bovine serum (BSA) | Sigma-Aldrich | A9647 | |
| Glutaraldehyde | Sigma -Aldrich | G5882 | Toxic |
| Lard | Fields | 3090 | |
| Stainless Steel Molds | Milled using Microlution Machine | ||
| Air Brush Kit | Central Pneumatic | 47791 | |
| Mixing Tip for double syringe | Medmix | ML2.5-16-LLM | Mixer, DN2,5X16, 4:1 brown, med |
| Small O ring for double syringe | Medmix | PPB-X05-04-02SM | Piston B, 5mL, 4:1, PE natural |
| Double Syringe cap | Medmix | VLX002-SM | Cap, 4:1/10:1, PE brown, med |
| Big O ring for double syringe | Medmix | PPA-X05-04-02SM | Piston A, 5 mL, 4:1 |
| Double Syringe | Medmix | SDL X05-04-50M | Double syringe, 5 mL, 4:1 |
| Double Syringe Dispenser | Medmix | DL05-0400M | Dispenser, 5 mL, 4:1, med , plain |
| Laminim | 3.6 mg/mL- extracted USC lab | ||
| 20 mL Syringe Luer Lock Tip | BD | 302830 | |
| Luer Lock Caps | Fisher | JGTCBLLX | |
| HEPES | Sigma -Aldrich | H4034 | |
| Gibco Minimum Essential Media 10X (MEM) | Life Technologies | 1143-030 | |
| Trypsin | Life Technologies | 27250-018 | |
| UV Crosslinker | Spectroline UV | XLE1000 | |
| Sodium Cloride (NaCl) | Fisher | S271-10 | To prepare Mosconas |
| Potassium chloride (KCl) | Sigma -Aldrich | P5405-250 | To prepare Mosconas |
| Sodium Bicarbonate (NaHCO3) | Fisher | BP328-500 | To prepare Mosconas |
| Glucose | Sigma -Aldrich | G-8270 | To prepare Mosconas |
| Sodium Phosphate didasic (NaH2PO4) | Sigma-Aldrich | S-7907 | To prepare Mosconas |
| Sterile Filter for syringes | Corning | 431224 |
Referências
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