Electrospinning Fibrer Polymer Byggnadsställningar för tissue engineering och cellodling
Summary
Processen för electrospinning polymerer för vävnadsteknik och cellodling behandlas i denna artikel. Närmare bestämt är det electrospinning av fotoreaktiva macromers med ytterligare bearbetning kapacitet photopatterning och multi-polymer electrospinning beskrivs.
Abstract
Eftersom området tissue engineering utvecklas, det finns en enorm efterfrågan att producera mer lämpliga material och tekniker bearbetning för att hantera de krav (t.ex. mekanik och vaskularitet) av mer intrikata organ och vävnader. Electrospinning är en populär teknik för att skapa fibrösa byggnadsställningar som efterliknar arkitektur och storlekstabellen av de infödda extracellulära matrisen. Dessa fibrösa ställningar är också användbart som underlag cellodling eftersom fibrerna kan användas för att direkt cellulära beteende, inklusive stamceller differentiering (se omfattande recensioner av Mauck<em> Et al.</em> Och Sill<em> Et al.</em> För mer information). I denna artikel beskriver vi den allmänna processen electrospinning polymerer och som ett exempel, electrospin en reaktiv hyaluronsyra kan crosslinking med ljus exponering (se Ifkovits<em> Et al.</em> Om översyn på photocrosslinkable material). Vi inför också ytterligare bearbetning funktioner såsom photopatterning och multi-polymer schavotten formation. Photopatterning kan användas för att skapa ställningar med kanaler och multi-skalan porositet för att öka cellulär infiltration och vävnadsdistribution. Multi-polymer byggnadsställningar är användbara för att bättre stämma egenskaper (mekanik och nedbrytning) av en byggnadsställning, däribland skräddarsydda porositet för cellulära infiltration. Dessutom kan dessa tekniker utökas till att omfatta ett brett spektrum av polymerer och reaktiv macromers att skapa komplexa ställningar som ger signaler behövs för utvecklingen av framgångsrika vävnadsteknisk konstruktioner.
Protocol
Discussion
Electrospinning användes för att förbereda fibrösa ställningar från polymerer. Photocrosslinkable ställningar baserade på hyaluronsyra har använts som ett belysande exempel, där ljusexponering behövs för crosslinking. Med hjälp av reaktiva macromers, såsom MEHA var kanaler som tidigare har visat förbättrad cellulära distributionen införlivas i ställningar med hjälp av en mask under photocrosslinking att bilda makro och mikro-porös ställningar. Dessutom har två olika polymerer electrospun samtidigt…
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av ett American Heart Association Predoctoral Fellowship till JLI och National Institutes of Heath bidrag 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).
