Тканевая инженерия: Строительство многоклеточного 3D строительные леса на поставки слоистых сотовых листов

Summary

For creation of highly organized structures of complex tissue, one must assemble multiple material and cell types into an integrated composite. This combinatorial design incorporates organ-specific layered cell sheets with two distinct biologically-derived materials containing a strong fibrous matrix base, and endothelial cells for enhancing new vessels formation.

Abstract

Многие ткани, такие как взрослых человеческих сердцах, не в состоянии адекватно восстановить после повреждений. ^2,3 Стратегии тканевой инженерии предложить инновации, чтобы помочь организму в восстановлении и ремонте. Например, TE подходы могут быть в состоянии ослабить ремоделирования сердца после инфаркта миокарда (ИМ) и, возможно, увеличить общий функцию сердца к почти нормальной предварительно МП уровня. ⁴ Как и в любой функциональной ткани, успешной регенерации сердечной ткани предполагает своевременную доставку множество различных типов ячеек с внешним стимулам в пользу интеграции и выживания имплантированной клеточной / тканевой трансплантат. Инженерные ткани должны обратиться нескольких параметров, включая: растворимые сигналы, клетки к клетке взаимодействия и матричные материалы оцениваются как средств доставки, их влияние на выживаемость клеток, прочность материала, и оказанию организации клетки к ткани. Исследования, использующие прямой впрыск привитых клеток только игнорировать эти важные элементы. ^2,5,6Дизайн ткани сочетая эти ингредиенты до сих пор не разработаны. Здесь мы приведем пример интегрированных конструкций с использованием наслоение узорчатыми клеточных листов с двумя различными типами биологических полученных материалов, содержащих тип орган клеток цель и эндотелиальные клетки для повышения новое образование сосудов в "ткани". Хотя эти исследования сосредоточены на генерации сердца, как ткани, эта конструкция ткань может быть применен к другим, чем сердце с минимальными дизайна и существенных изменениях, многих органов, и предназначается, чтобы быть вне-полки продукт для регенеративной терапии. Протокол содержит пять детальные шаги. Чувствительны к температуре поли (N -isopropylacrylamide) (pNIPAAM) используется для покрытия чашках для тканевых культур. Затем конкретной ткани клетки культивировали на поверхности с покрытием пластин / micropattern поверхностей с образованием клеток листы с сильным боковым спаек. В-третьих, базовая матрица создается для ткани путем объединения пористую матрицу с неоваскулярной Permissiве гидрогели и эндотелиальные клетки. Наконец, клеточные листы поднимаются из блюд в pNIPAAM покрытием и переносили в базовом элементе, в результате чего полное конструкцию.

Introduction

Injection of cells and/or single materials alone has shown variable success in other organ systems and limited success in cardiac regeneration.^5,7-12 Currently, stem cell-derived cells are delivered to damaged tissue using a variety of delivery methods including: direct cell injection into tissue and perfusion into the blood supply.^13-17 Others have implanted cells alone, materials alone and/or in combination with material carriers to help regenerate damaged organs.^18-21 This design combines multiple strategies that provide material strength, patterning in multiple materials and multiple cell types.

Specifically, the base acellularized fibrous matrix provides the foundational physical strength to the construct, making it suitable for suturing in into the patient, if necessary. The void spaces in the base matrix are filled with endothelial cells in a neovascular permissive hydrogel²² for rapidly establishing vascularization of the implanted construct. This composite is then integrated with pre-patterned cell sheets that allow enhanced cell-to-cell communication, more closely mimic the native tissue.^1,23-25 The overall production process for the layered cellular patch is outlined by the flowchart in Figure 1.

Protocol

1 Создание Плиты pNIPAAM покрытием Растворить 2,6 г pNIPAAM в 2 мл 60% толуола / 40% раствора гексана. Смесь нагревают до 60 ° С в течение 10 мин с перемешиванием, до тех пор, pNIPAAM не растворится. Вырезать фильтровальную бумагу в 60 мм круга диаметром и бумагу в воронке Бюхнера. Фильт?…

Representative Results

Блок-схема (рисунок 1) показывает общую способ изготовления многослойной патч. Сотовые листы отделены от pNIPAAM обработанной пластины, понижая температуру ниже 32 ° C. Затем клетки лист помещается на верхней части поперечно-сшитого гидрогеля, содержащей эндотелиальные клетки выс?…

Discussion

Критические шаги в протоколе включают: покрытие поверхностей пластины с thermoresponsive полимера и манипулирования клеток листы после охлаждения пластин. Поскольку различные клетки обладают различными физическими свойствами, как адгезивности, время подъема должна быть оптимизирована для …

Materials

Table of Reagents:
Reagent	Company	Catalogue number	Comments
Calcein-AM	Invitrogen	C3099	Cell tracker / live dye
Lysotracker Red	Invitrogen	L7528	Cell tracker
Neutral Red	Sigma	N7005	Visible Cell dye
pNIPAAM	Sigma Aldrich	412780250	Poly(N-isopropylacrylamide)
Toluene	Sigma Aldrich	244511-1L
Hexane	Sigma Aldrich	296090-1L
RAOSMC	Lonza	R-ASM-580	Rat Aortic Smooth Muscle Cells
SmGM2	Lonza	CC-4149	Smooth Muscle Media
HUVEC	Invitrogen	C-003-5C	Human Venous Endothelial Cells
HyStem	Glycosan/Biotime	————
Isopropyl alcohol	VWR International	BDH1133-4LP
Trypsin	Corning Cellgro	25-053-C1
PBS	Gibco	14287-072
FBS	Gibco	16140-071
Table of Specific Equipment:
Equipment	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Filter paper	Ahlstrom	6310-0900
Buchner Funnel	Sigma Aldrich	Z247308
UpCell Plates	Nunc	2014-11
UV light.	Jelight Company	UVO Cleaner Model No.42