Elettrofilate Fibrosa Ponteggi di Poli (glicerolo-dodecanedioate) per l'ingegneria neurale tessuti da cellule staminali embrionali di topo
Summary
È stata riportata la sintesi e la fabbricazione di fibre lunghe elettrofilate coprono un'area più grande deposito tramite un collettore di nuova concezione da un polimero biodegradabile romanzo chiamato poli (glicerolo-dodecanoato) (PGD). Le fibre sono in grado di sostenere la crescita di cellule derivate da cellule staminali pluripotenti di topo.
Abstract
Per applicazioni di ingegneria tissutale, la preparazione di supporti biodegradabili e biocompatibili è il compito più desiderabile ma impegnativo. Tra i vari metodi di fabbricazione, elettrospinning è il più attraente uno per la sua semplicità e versatilità. Inoltre, nanofibre elettrofilate imitano la dimensione della matrice extracellulare naturale, garantendo un ulteriore sostegno per la sopravvivenza e la crescita delle cellule. Questo studio ha dimostrato la fattibilità della fabbricazione di fibre lunghe che coprono un'area più grande deposito per un romanzo polimero biodegradabile e biocompatibile chiamato poli (glicerolo-dodecanoato) (PGD) 1 utilizzando un collettore di nuova concezione per electrospinning. PGD presenta proprietà uniche elastici con proprietà meccaniche simili a tessuti nervosi, quindi è adatto per applicazioni di ingegneria tissutale neurali. La sintesi e la fabbricazione di set-up per la fabbricazione di materiali ponteggi fibrosi era semplice, altamente riproducibile e poco costoso. In biocompatibilitàtest, cellule derivate da cellule staminali embrionali di topo potrebbero aderire e crescere sulle fibre PGD elettrofilate. In sintesi, questo protocollo ha fornito un metodo di fabbricazione versatile per la fabbricazione di fibre PGD elettrofilate per sostenere la crescita di topo cellule staminali embrionali derivate cellule neurali lignaggio.
Introduction
Electrospinning è uno dei metodi di trattamento efficaci per produrre scaffold fibre dimensioni micro-to-nanometri. Il principio di base di elettrospinning comporta un cono di Taylor soluzione che viene tenuta in corrispondenza dell'orifizio di un ago applicando alta tensione tra la punta dell'ago e un collettore a terra. Quando la repulsione elettrostatica nella soluzione supera la tensione superficiale, un getto di fluido caricato viene espulso dalla punta dell'ago, viaggia attraverso l'aria con evaporazione del solvente, ed è infine depositato sul collettore a terra. La pompa a siringa fornisce un flusso continuo di soluzione che emerge dalla filiera e quindi più copie delle fibre elettrofilate può essere fabbricato in un breve periodo di tempo. Nel corso del lasciando la filiera per arrivare al collettore, il getto carica subirà stretching e frustate secondo un certo numero di parametri che includono la viscosità e la tensione superficiale della soluzione polimerica, i electrostatic forza nella soluzione, e l'interazione del campo elettrico esterno, ecc 2.
Nel processo electrospinning, un collettore funge da substrato conduttore dove si possono depositare le fibre micro-to-nanometri. In questo studio, un nuovo tipo di collettore fibra creata avere stuoie in fibra con la dimensione desiderata (lunghezza x larghezza). Tradizionalmente, un foglio di alluminio è usato come collettore ma è difficile trasferire le fibre dalla superficie piana per un altro substrato. La difficoltà di raccolta un feltro di fibre intatte da un collettore tradizionale è dovuto principalmente al fatto che le fibre elettrofilate attaccano fortemente alla superficie del collettore. Pertanto, abbiamo modificato il collettore piegando un pezzo di foglio di alluminio in una striscia rettangolare e legandolo perpendicolare ad una piastra metallica piana. Le fibre sono tese elettrofilate tutta l'area tra la punta della striscia e la piastra metallica, che può essere facilmente trasferito ad un altro Substrate.
L'interesse per polimeri elastomerici termicamente reticolati è in rapida crescita a causa del lavoro pionieristico del gruppo di Robert Langer, che ha introdotto poli (glicerolo sebacate) (PGS), un poliestere che è analoga alla gomma vulcanizzata, nel 2002 3. Simile a PGS, abbiamo sviluppato con successo poli (glicerolo-dodecanoato) (PGD) per condensazione termica di glicerolo e acidi dodecanodioico e ha dimostrato la sua unica proprietà di memoria di forma 1. A differenza più rigido materiali sintetici poli (butirrato ossidrile) o poli (L-lattide) (moduli di Young di 250 MPa e 660 MPa rispettivamente), PGD esibisce proprietà elastomeriche come gomma, con un modulo di Young di 1,08 MPa quando la temperatura è superiore a 37 ° C, che è una stretta corrispondenza al nervo periferico in-situ (0,45 MPa). Inoltre, PGD è biodegradabile e il tempo di degradazione può essere messo a punto variando il rapporto di glicerolo e acidi dodecanodioico. L'acido dodecanodioico è un sub dodici carbonioposizione con due gruppi carbossilici terminali, HOOC (CH 2) 10 COOH. Acidi bicarbossilici Anche numerati come l'acido sebacico e acido dodecanodioico possono essere metabolizzati ad acetil-CoA e inserire il acidi tricarbossilici (TCA) / (acido citrico) ciclo. Il prodotto metabolico di acidi bicarbossilici, succinil-CoA, è un precursore gluconeogenetic e intermedio del ciclo di TCA 4. Così, alcuni studi hanno suggerito che possano essere utilizzate come substrato combustibile alternativo per la nutrizione enterale e parenterale, specialmente nelle condizioni patologiche. Inoltre, PGD presenta memoria di forma unica perché la sua temperatura di transizione vetrosa è 31 ° C, quindi si vede distinte proprietà meccaniche a temperatura ambiente e alla temperatura corporea. In sintesi, la PGD è biodegradabile, biocompatibile, esibendo uniche proprietà elastiche con proprietà meccaniche simili ai tessuti nervosi; quindi, è un materiale adatto per applicazioni di ingegneria del tessuto nervoso. In questo protocollo, il electrospunfibre lunghe che coprono una vasta area di deposito sono stati realizzati attraverso il collettore di nuova concezione da PGD. I ponteggi in fibra in grado di supportare la crescita delle cellule staminali pluripotenti di topo e la differenziazione.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le limitazioni di collettori semplici o la complessità di collettori che sono attualmente utilizzati per elettrospinning aumentare la restrizione di ottenere la lunghezza desiderata e dimensione del tappeto di fibre per alcune applicazioni rotanti. Inoltre, il trasferimento delle fibre dal collettore di terra alla piastra di coltura o altri substrati è una sfida 5. In questo rapporto, un collezionista di nuova concezione, realizzato semplicemente collegando una striscia di foglio di alluminio al collettore …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato condotto utilizzando le strutture del Dipartimento di Ingegneria Biomedica presso la Florida International University.
Materials
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G7757 | |
| Dodecanedioic acid | Sigma-Aldrich | D1009 | |
| Gelatin | Sigma-Aldrich | D1890 | |
| Poly (ehtylene oxide) (PEO) | Sigma-Aldrich | 182028 | |
| Riboflavin | Sigma-Aldrich | 132350250 | 0.10% |
| Mouse embryonic stem cells | GlobalStem | GSC-5002 | |
| Matrigel | Becton Dickinson | 356234 | |
| DMEM/F12 | Thermo Scientific | SH30272.02 | |
| N2 supplement | Invitrogen | 17502048 | 1% |
| FGF2 | Stemgent | 03-0002 | 10ng/ml |
| Accutase | Invitrogen | A11105-01 | |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Invitrogen | 10010-031 | |
| Resazurin fluorescence dye | Sigma-Aldrich | 62758-13-8 | |
| SV Total RNA Isolation System | Promega | Z3100 | |
| GoScript Reverse Transcription System | Promega | A5000 | |
| GoTaq qPCR Master Mix | Promega | A6001 | |
| Syringe pump | Fisher scientific | 14-831-200 | |
| High voltage power source | Spellman High Voltage Electronics Corporation | SL30 | |
| UV light | Philips | 308643 | 15W/G15T8 |
| Synergy HT Multi-Mode Microplate Reader | BioTek | ||
| Perkin Elmer GeneAmp PCR System 9600 | Perkin Elmer | 8488 | |
| StepOne Real-time PCR System | Applied Biosystems | 4376357 |
References
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