אנו מספקים פרוטוקול מוכללת המבוסס על אסטרטגיה bioprinting microfluidic הנדסה מיטה microfibrous בכלי הדם, שבו סוג התא משני יכול להיות עוד יותר נזרע לתוך מרחב ביניים של מבנה זה microfibrous ליצירת רקמות vascularized ו- organoids.
הנדסת רקמות vascularized בונה, organoids היה מאתגר מבחינה היסטורית. כאן אנו מתארים שיטה המבוססת על microfluidic bioprinting כדי להפיק לפיגום עם multilayer השזירה הידרוג הסיבים. כדי להשיג חלקים bioprinting, ראש ההדפסה microfluidic הליבה-נדן המכיל ניסוח bioink ללא הפרדות צבע extruded מן הזרם הליבה והפתרון crosslinking נישא על ידי הזרם נדן, היה מתוכנן ולהכניסם אל bioprinter. על ידי מיזוג ג’לטין methacryloyl (GelMA) עם קילוף פלסטיצידיות, רב-סוכר זה עובר מיידי crosslinking יוניים רכוש בחר יונים כלט, ואחריו photocrosslinking משנית של הרכיב GelMA כדי להשיג מייצב קבוע, לפיגום microfibrous יכולה להיות מושגת באמצעות אסטרטגיה זו bioprinting. חשוב לציין, תאי אנדותל אנקפסולציה בתוך הסיבים bioprinted יכולים ליצור את לומן-מבני הדומה את להערכת במרוצת של תרבות במשך 16 ימים. לגרדום endothelialized microfibrous ניתן להשתמש בהמשך כדי לבנות רקמה vascularized דרך זריעה עוקבות של סוג משני תאים לתוך מרחב ביניים של הסיבים כמו מצע כלי הדם. Microfluidic bioprinting מספקת אסטרטגיה כללית בהנדסה נוח של רקמות vascularized-דיוק גבוה.
. מטרות הנדסת רקמות כדי ליצור תחליפי רקמה תפקודית זה יכול לשמש כדי להחליף, לשחזר או להגדיל האלה פצוע או חולה גוף האדם1,2,3,4, לעיתים קרובות באמצעות שילוב של סוגי התאים הרצויים, מולקולות ביו5,6ו-9,8,7,biomaterials10 לאחרונה, טכנולוגיות הנדסת רקמות גם יותר ויותר שאומצו ליצירת במבחנה רקמות איברים דגמים המחקים את פונקציות חשובות של מקביליהם ויוו , עבור יישומים כגון פיתוח תרופות, החלפת קונבנציונאלי תא מישורי יתר מפושטת תרבויות11,12,13,14,15,16,17,18,19. בשני המצבים, יכולת לסכם את המיקרו-ארכיטקטורה מורכבת ואת המבנה ההירארכי של רקמות אנושיות הוא קריטי הפעלת פונקציונליות של רקמות מהונדסים10, בפרט, דרכים לשלב רשת כלי הדם לתוך רקמות מהונדסים הביקוש מאז vascularization מציג את אחד האתגרים הגדולים ביותר עד22,2321,20,שדה.
עד כה, מגוון רחב של גישות פותחו בהקשר זה, בניסיון לבנות מבנים כלי דם לתוך רקמות מהונדסים בונה עם דרגות שונות של הצלחה8. לדוגמה, הרכבה עצמית של תאי אנדותל מאפשר לדור של רשתות microvascular24; משלוח של גורמי גדילה אנגיוגנזה המניע מתמשכת כורוידאלית25,26; שימוש ובתאים וסקולרית ומקל pericytes תא אנדותל הצמיחה ואת מכלול24,27; עיצוב מאפיינים לגרדום מאפשר אפנון מדויק של28,vascularization29; תא גליון הטכנולוגיה מאפשרת תמרון נוח של כלי הדם בשכבות30. ובכל זאת, אסטרטגיות אלו לא להעניק את יכולת השליטה של המתבנת המרחבי של להערכת, המוביל לעיתים קרובות הפצה אקראית של כלי דם בתוך מבנה רקמות מהונדסים ובכך הפארמצבטית מוגבלת. במהלך השנים האחרונות התפתחה bioprinting מחלקה של הפעלת טכנולוגיות לקראת הפתרון של אתגר כזה, בשל שלהם צדדיות ללא תחרות של הפקדת רקמות מורכבות דפוסי דיוק גבוה, הפארמצבטית ב32,31,33צורה אוטומטית או חצי אוטומטית. Bioprinting ההקרבה34,35,36,37,38, bioprinting מוטבע-39,–40,–41, מבנה חלול bioprinting/biofabrication42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53 יש כל מה הפגינו את הכדאיות של יצירת רקמות לכלי הדם או vascularized.
לחלופין, אסטרטגיה bioprinting microfluidic לפברק פיגומים microfibrous פותחו לאחרונה, bioink היברידית המורכב alginate ואיפה ג’לטין methacryloyl (GelMA) הועבר דרך הליבה של אביזרים קונצנטריים פתרון סידן כלורי (2CaCl) בוצעה דרך הזרימה נדן החיצוני של54,ראש ההדפסה55. ההבלטה שיתוף של תזרימי שני המותר עבור crosslinking הפיזית המיידית של הרכיב alginate כדי לאפשר היווצרות מיקרופייבר, בעוד photocrosslinking הבאים הבטיחו קבוע ייצוב לגרדום microfibrous רב-שכבתית. ראוי לציין, תאי אנדותל אנקפסולציה בתוך הסיבים bioprinted נמצאו להתרבות ולהעביר לכיוון פריפריה של הסיבים בהנחה מבנים דמויי-לומן, זה ממש מחקה את המיטה וסקולרית54,55. Bioprinted אלו, endothelialized מיטות נימי הדם יכול להיות לאחר מכן מאוכלס עם הצורך סוגי תאים משנית נוספת לבנות רקמות vascularized55. פרוטוקול זה ובכך מספק הליך מפורט של כזה microfluidic bioprinting אסטרטגיה מופעלת על ידי עיצוב קונצנטריים זרבובית, המבטיח נוח פבריקציה נוספת של רקמות vascularized עבור יישומים פוטנציאליים הנדסת רקמות והן תא צורב דוגמנות.
בניית ראש ההדפסה co-צירית מייצג צעד קריטי לקראת bioprinting microfluidic מוצלח כדי לאפשר משלוח בו זמנית של שתי bioink הליבה והסוכנת crosslinking מהנדן. בעוד פרוטוקול זה ראש ההדפסה דוגמה נוצר באמצעות מחט 27G וגם הליבה של מחט 18 גרם כמו המעטפת, זה ברצון יורחב למגוון רחב של שילובים באמצעות מחטים בגדלים שונים. עם זאת, ?…
The authors have nothing to disclose.
המחברים להכיר המכון הלאומי לסרטן של מוסדות לאומיים של בריאות מסלול העצמאות פרס (K99CA201603).
Alginic acid sodium salt from brown algae | Sigma-Aldrich | A0682 | BioReagent, plant cell culture tested, low viscosity, powder |
Gelatin type A from porcine skin | Sigma-Aldrich | G2500 | Gel strength 300 |
Irgacure 2959 (2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone) | Sigma-Aldrich | 410896 | 98% |
HEPES buffer | Sigma-Aldrich | H0887 | 1 M, pH 7.0-7.6, sterile-filtered, BioReagent, suitable for cell culture |
Fetal bovine serum | Thermo Fisher Scientific | 10438026 | Qualified, heat-inactivated, USDA-approved regions |
Calcium chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | C5080 | BioXtra, ≥99.0% |
Phosphate buffered saline | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | pH 7.4 |
Human umbilical vein endothelial cells | Angio-Proteomie | cAP-0001 | Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) |
GFP-expressing human umbilical vein endothelial cells | Angio-Proteomie | cAP-0001GFP | GFP-Expressing Human Umbilical Vein Endothelial Cells (GFPHUVECs) |
Endothelial cell growth medium | Lonza | CC-3162 | EGM-2 BulletKit |
Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Thermo Fisher Scientific | 12430054 | High glucose, HEPES |
Sylgard 184 silicone elastomer kit | Ellsworth Adhesives | 184 SIL ELAST KIT 0.5KG | Clear 0.5 kg Kit |
UV curing lamp system | Excelitas Technologies | OmniCure S2000 | Spot UV Light Curing System with Intelligent UV Sensor |