Fare Embriyonik kök hücrelerden Mühendislik Sinir Dokular için Poli electrospun fibröz iskeleleri (gliserol-dodecanedioate)
Summary
Poli (gliserol-dodekanoat) adında yeni bir biyolojik polimerden bir yeni tasarlanmış toplayıcı aracılığıyla daha geniş bir alanı kapsayan mevduat electrospun uzun liflerin (PGD) Sentezi ve fabrikasyon bildirildi. Lifler fare pluripotent kök hücrelerinden türetilen hücrelerin büyümesini desteklemek mümkün.
Abstract
Doku mühendisliği uygulamaları için, biyo-bozunabilir ve biyo-uyumlu iskeleleri hazırlanması en çok arzu edilen, ancak zor bir iştir. Çeşitli üretim yöntemleri arasında elektro sadeliği ve çok yönlülüğü dolayı en ilgi çekici biridir. Buna ek olarak, electrospun nanolifler hücre hayatta kalması ve büyümesi için ek destek sağlanması doğal hücre-dışı matrisin boyutu taklit. Bu çalışma Elektrospinning için, yeni tasarlanmış toplayıcı kullanılarak poli (gliserol-dodekanoat) adlı yeni bir biyo-bozunabilir ve biyo-uyumlu polimer için daha büyük bir alan depozito (PGD) 1 yayılan uzun liflerin üretim canlılığı gösterdi. PGD böylece sinir doku mühendisliği uygulamaları için uygun olan, sinir dokularının benzer mekanik özelliklere sahip eşsiz bir elastik özellikleri sergiler. Lifli iskele malzemeleri yapmak için sentez ve üretim set-up, basit ve yüksek tekrarlanabilir ve ucuz. Biyouyumluluktakitest, fare embriyonik kök hücrelerinden elde edilen hücreler uygun ve electrospun PGD lifleri üzerinde artabilir. Özet olarak, bu protokol, fare embriyonik kök hücre kaynaklı sinir soy hücrelerinin gelişimini desteklemek için PGD electrospun liflerin imalatı için çok yönlü bir üretim yöntemi sağlanmaktadır.
Introduction
Elektrospinning mikro-to-nanometre boyutlu yapı iskelesi fiber üretmek için etkili bir işlem yöntemlerden biridir. Elektrospinning temel prensibi iğnenin ucu ve bir kolektörü topraklanmış arasında yüksek voltaj uygulayarak bir iğne deliğinin tutulduğu bir solüsyon Taylor koni içerir. Çözelti içindeki elektrostatik itme yüzey gerilimini aştığında, yüklü bir sıvı jet iğne ucu dışarı atılır, çözücü buharlaştırma ile havada hareket ve son olarak topraklı toplayıcı üzerine yatırılır. Şırınga pompası, püskürtme memesinden çıkan sürekli bir solüsyon akışı sağlar ve electrospun elyafların bu şekilde birden fazla kopyası kısa bir süre içinde imal edilebilir. Toplayıcı varmak için meme çıkış seyri sırasında yüklü jet polimer çözeltisinin viskozite ve yüzey gerilimi içerir parametreleri, electrostati bir dizi uygun olarak uzanan ve çırpma uğrayacakc çözelti içinde kuvvet ve dış elektrik alanının etkileşimi, vb 2..
Elektro işleminde, toplayıcı mikro-to-nanometre lifler biriktirilen bir iletken alt-tabaka olarak hizmet eder. Bu çalışmada, fiber toplayıcı yeni bir tür arzu edilen boyutu (uzunluk x genişlik) olan bir lif elde etmek için paspaslar tasarlanmıştır. Geleneksel olarak, alüminyum folyo, bir toplayıcı olarak kullanılan ama başka bir alt-tabaka için, düz bir yüzeye lifleri transfer etmek güçtür. Geleneksel toplayıcı sağlam bir fiber mat hasat zorluğu nedeniyle electrospun lifler toplayıcı yüzeyine güçlü bir şekilde bağlamak olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, dikdörtgen bir şerit halinde bir alüminyum folyo parçası katlanır ve düz metal plakasına dikey takarak toplayıcı değiştirilebilir. Electrospun lifler şeridin ucu ve kolay bir substratı transfer edilebilir metal plaka arasındaki alanı boyunca gerilire.
Termal çapraz elastomerik polimerlerde ilgi hızla çünkü poli (gliserol sebasat) (PGS), 2002 3 vulkanize kauçuk benzer. PGS benzer bir polyester tanıttı Robert Langer grubunun öncü çalışmalar büyüyen, başarıyla geliştirdik edilir poli (gliserol-dodekanoat) (PGD) gliserol ve dodekandioik asitin termal yoğunlaşması ile ve eşsiz şekil hafıza özelliğine 1. gösterdi. Sert sentetik malzemeler, poli (hidroksi bütirat) ya da poli (L-laktid) (sırasıyla, 250 Mpa ve 660 MPa arasında Young modülleri) farklı olarak, PGD, sıcaklık 37 ° üzerinde 1.08 MPa arasında bir Young modülüne sahip, kauçuk gibi elastomer cinsi bir özellik arzetmektedir in-situ periferik sinir (0.45 MPa) yakın bir maç olduğunu C,. Ek olarak, PGD biyolojik olarak parçalanabilir ve bozunma süresi gliserol ve dodekandioik asit oranının değiştirilmesiyle ince ayarlı olabilir. Dodekandioik asit oniki-karbon subiki terminal karboksilik gruplar, HOOC (CH2) 10 COOH ile duruş. Sebasik asit ve dodekandioik asit gibi dikarbonik asitler, çift sayılı bir asetil CoA-ve trikarboksilik asit (TCA) / (sitrik asit) döngüsü girmek için metabolize edilebilir. Dikarboksilik asitlerin metabolik ürünü, süksinil-CoA, bir ön-madde gluconeogenetic ve TCA döngüsü 4 arasında bir ara üründür. Bu nedenle, bazı çalışmalar özellikle patolojik koşullarda enteral ve parenteral beslenme için bir alternatif yakıt alt-tabaka olarak kullanılabilir önerdi. Cam geçiş sıcaklığı 31 ° C olduğu için ek olarak, PGD, böylece oda ısısında ve vücut ısısında farklı mekanik özelliklerini göstermektedir, benzersiz şekil bellek sergiler. Sonuç olarak, PGD sinir dokuları benzer mekanik özelliklere sahip eşsiz bir elastik özellikleri sergileyen, biyo-bozunabilir ve biyo-uyumlu; Bu nedenle, bu sinir doku mühendisliği uygulamaları için uygun bir malzemedir. Bu protokolde, electrospunbüyük bir mevduat alanı kapsayan uzun elyaf PGD gelen yeni tasarlanmış toplayıcı ile imal edilmiştir. Lif iskeleleri fare pluripotent kök hücreler büyüme ve farklılaşma destekleyebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Basit koleksiyoncular veya şu anda bazı uygulamalar için istenilen uzunluğa ve fiber mat boyutunu elde kısıtlamayı arttırır elektroeğirme için kullanılan toplayıcıları dönen karmaşıklığı sınırlamalar. Buna ek olarak, kültür çanağı ya da başka alt-tabakalar için, zemin toplayıcı elyafların aktarımı bir meydan okuma 5'tir. Bu raporda, topraklı toplayıcı bir alüminyum folyo şeridi takılarak sadece yapılan yeni tasarlanmış koleksiyoncu, bir defada 20 cm 10 cm büyü…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Florida Uluslararası Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü imkanları kullanılarak yapılmıştır.
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).
