Electrospun волокнистых Строительные леса поли (глицерин-dodecanedioate) инженерного нервных тканях От эмбриональных стволовых клеток мыши
Summary
Сообщалось Синтез и изготовление electrospun длинных волокон, охватывающих большую месторождения через новый дизайн коллектора от нового биоразлагаемого полимера под названием поли (глицерин-додеканоат) (ПГД). Волокна были способны поддерживать рост клеток, полученных из мышиных плюрипотентных стволовых клеток.
Abstract
Для тканевой инженерии, подготовка биоразлагаемых и биосовместимых лесов является наиболее желательным, но сложной задачей. Среди различных методов изготовления, электропрядения является наиболее привлекательным благодаря своей простоте и универсальности. Кроме того, нановолокна имитировать размер естественной внеклеточного матрикса, обеспечивающего дополнительную поддержку за выживание и рост клеток. Это исследование показало, жизнеспособность изготовления длинных волокон, охватывающих большую депозит область для нового биоразлагаемого и биосовместимого полимера под названием поли (глицерин-додеканоат) (PGD) 1 с помощью новой конструкции коллектора для электропрядения. PGD демонстрирует уникальные упругие свойства с подобными механическими свойствами в нервной ткани, таким образом, она подходит для нейронных тканевой инженерии. Синтез и изготовление установка для изготовления волокнистых строительных лесов материалов был прост, легко воспроизводимым, и недорого. В биосовместимоститестирование, клетки, полученные из мышиных эмбриональных стволовых клеток может придерживаться и растут на electrospun ПГД волокон. Таким образом, этот протокол предоставляет универсальный способ изготовления для изготовления ПГД electrospun волокна для поддержки роста эмбриональных стволовых клеток мыши, полученных нейронального происхождения клеток.
Introduction
Электропрядения является одним из эффективных методов обработки для получения микро-к-нанометра каркасов размер волокна. Основной принцип электроформования включает в себя Taylor конус раствором, который проходит в отверстие иглы с применением высокого напряжения между кончиком иглы и заземленной коллектора. Когда электростатическое отталкивание в растворе преодолевает поверхностное натяжение, заряженная струи жидкости выбрасывается из кончика иглы, проходит через воздух с испарения растворителя, и, наконец, осажденный на заземленной коллектора. Шприцевой насос обеспечивает непрерывный поток выходящего из фильеры растворе и, таким образом, несколько копий electrospun волокон может быть изготовлен в течение короткого периода времени. В ходе выходе из фильеры прибыть на коллекторе, взимается струя будет пройти растяжения и битья по ряду параметров, которые включают вязкости и поверхностного натяжения полимерного раствора, в electrostatiс силой в решении, и взаимодействие внешнего электрического поля, и т.д. 2.
В процессе электропрядения, коллекционер служит подложкой, где микро-до-нм волокна могут быть депонированы. В этом исследовании, новый тип волокна коллектора был разработан для получения волокнистых матов с нужного размера (длина х ширина). Традиционно, алюминиевая фольга используется в качестве коллектора но трудно передать волокна от плоской поверхности на другую подложку. Трудность сбора нетронутыми фибролит от традиционного коллектора в основном за счет того, что electrospun волокна придают сильно к поверхности коллектора. Таким образом, мы модифицированный коллектор путем складывания кусок алюминиевой фольги в прямоугольной полосе и присоединение его перпендикулярно плоской металлической пластины. В electrospun волокна растягиваются по всей области между концом полосы и металлической пластиной, которые могут быть легко переданы другой Substratэ.
Интерес к термически сшитых эластомерных полимеров стремительно растет из-за новаторской работе группы Роберта Лангера, который представил поли (глицерин себацат) (PGS), полиэстера, который является аналогом вулканизированной резины в 2002 году 3. Подобно PGS, мы успешно разработали поли (глицерин-додеканоат) (ПГД) по термической конденсации глицерина и додекандикарбоновой кислоты и продемонстрировала свою уникальным свойством памяти формы 1. В отличие от жесткой синтетических материалов поли (гидроксил бутирата) или поли (L-лактида) (модули Юнга 250 МПа и 660 МПа, соответственно), ПГД проявляет эластомерного недвижимость как резина, с модулем Юнга 1,08 МПа, когда температура выше 37 ° С, что является близким матч на на месте периферического нерва (0,45 МПа). Кроме того, ПГД является биологически и время деградация может быть доработаны путем изменения соотношения глицерина и додекандикарбоновой кислоты. Додекандикарбоновой кислота является двенадцатилетний углерода субпозиция с двумя концевыми карбоксильными группами, HOOC (CH 2) 10 COOH. Четные дикарбоновые кислоты, такие как себациновая кислота и додекандикарбоновой кислоты может быть метаболизируется до ацетил-КоА и введите трикарбоновых кислот (ТСА) / (лимонная кислота) цикла. Метаболический продукт из дикарбоновых кислот, сукцинил-КоА, является предшественником gluconeogenetic и промежуточное соединение TCA цикле 4. Таким образом, некоторые исследования показали, что они могут быть использованы в качестве альтернативного субстрата топлива для энтерального и парентерального питания, особенно в патологических состояниях. Кроме того, PGD обладает уникальной памятью формы, так как его температура стеклования 31 ° C, при этом он показывает различные механические свойства при комнатной температуре и при температуре тела. В целом, ПГД является биологически, биосовместимых, демонстрируя уникальные упругие свойства с механическими свойствами, аналогичными нервных тканей; следовательно, является подходящим материалом для нервной ткани машиностроении. В этом протоколе, electrospunдлинные волокна, охватывающие большую площадь для хранения были изготовлены с помощью новой конструкции коллектора от ПГД. В леса волокна могут поддержать рост мыши плюрипотентных стволовых клеток и дифференцировки.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ограничения простых коллекционеров или сложностей вращающихся коллекционеров, которые в настоящее время используются для электропрядения увеличить ограничение получения желаемой длины и размер мата для некоторых приложений. Кроме того, передача волокна из основного коллектора к ч?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была проведена с использованием объектов-технологический факультет биомедицинской на Международного университета Флориды.
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
- Migneco, F., Huang, Y. -. C., Birla, R. K., Hollister, S. J. Poly (glycerol-dodecanoate), a biodegradable polyester for medical devices and tissue engineering scaffolds. Biomaterials. 30, 6479-6484 (2009).
- Reneker, D. H., Yarin, A. L. Electrospinning jets and polymer nanofibers. Polymer. 49, 2387-2425 (2008).
- Wang, Y., Ameer, G. A., Sheppard, B. J., Langer, R. A tough biodegradable elastomer. Nature biotechnology. 20, 602-606 (2002).
- Panunzi, S., De Gaetano, A., Mingrone, G. Approximate linear confidence and curvature of a kinetic model of dodecanedioic acid in humans. American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism. 289, (2005).
- Park, S., et al. Apparatus for preparing electrospun nanofibers: designing an electrospinning process for nanofiber fabrication. Polymer Internationa l. 56, 1361-1366 (2007).
- Barnes, C. P., Sell, S. A., Boland, E. D., Simpson, D. G., Bowlin, G. L. Nanofiber technology: designing the next generation of tissue engineering scaffolds. Advanced drug delivery reviews. 59, 1413-1433 (2007).
- Li, W. -. J., Mauck, R. L., Tuan, R. S. Electrospun nanofibrous scaffolds: production, characterization, and applications for tissue engineering and drug delivery. Journal of Biomedical Nanotechnology. 1, 259-275 (2005).
- Pham, Q. P., Sharma, U., Mikos, A. G. Electrospinning of polymeric nanofibers for tissue engineering applications: a review. Tissue engineering. 12, 1197-1211 (2006).
- Lim, S. H., Mao, H. -. Q. Electrospun scaffolds for stem cell engineering. Advanced drug delivery reviews. 61, 1084-1096 (2009).
- Lowery, J. L., Datta, N., Rutledge, G. C. Effect of fiber diameter, pore size and seeding method on growth of human dermal fibroblasts in electrospun poly (epsilon-caprolactone) fibrous mats. Biomaterials. 31, 491-504 (2010).
- Tillman, B. W., et al. The in vivo stability of electrospun polycaprolactone-collagen scaffolds in vascular reconstruction. Biomaterials. 30, 583-588 (2009).
- Ju, Y. M., Choi, J. S., Atala, A., Yoo, J. J., Lee, S. J. Bilayered scaffold for engineering cellularized blood vessels. Biomaterials. 31, 4313-4321 (2010).
- McCullen, S. D., et al. In situ collagen polymerization of layered cell-seeded electrospun scaffolds for bone tissue engineering applications. Tissue Engineering Part C: Methods. 16, 1095-1105 (2010).
