Name: electrically conductive scaffold to modulate and deliver stem cells
Uploaded: 2018-04-13T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 49 s
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QRT-PCR 기계의 사용에 감사 박사 Kati Andreasson (부의 신경과 및 신경 과학, 스탠포드 대학) 하 고. 일은 스탠포드 학부의 학장의 박사 친목 (사운드) 국립 연구소의 건강 보조금 K08NS098876 (P.M.G.)을 지원 했다.

모든 줄기 세포 및 동물 절차 및 실험실 동물 관리 (SCRO 616 및 APLAC 31909)에 스탠포드 대학의 행정 패널에 의해 스탠포드의 줄기 세포 연구 감독 위원회에 의해 승인 되었다.
1입니다. 이토 유리 에칭
<ol><li>인듐 주석 산화물 (ITO) 준비-유리의 전도성 저쪽 마스킹 에이전트를 배치 하 여 커버 유리 슬라이드. 참고: 대부분의 상용 투명 테이프는 마스킹 요원으로 사용할 수 있습니다.<ol>
<li>블레이드를 사용 하 여 초과 마스크를 제거, 최종 이토 디자인만 원하는 모양 떠나는 유리에.</li>
	</ol>
</li>
	<li>질소 산의 5% (v/v) 및 에칭 솔루션을 준비 하는 증기 두건 안쪽 유리 비 커에 HCl의 45% (v/v) 결합 한다.<ol>
<li>핫 플레이트와 온도계를 사용 하 여 솔루션을 에칭의 온도 70 ° c.에 유지 되도록</li>
	</ol>
</li>
	<li>에칭 솔루션에는 70 ° C에 도달 하면, 2 분 초과 이토 레이어를 제거를 위한 솔루션으로 마스크-이토 유리 슬라이드를 놓습니다. 참고: 테이프 마스킹 산 성 솔루션에 노출에서 이토 레이어를 보호합니다.</li>
	<li>솔루션에서 슬라이드를 제거 하 고 이온된 (DI) H2o.로 그것을 씻어합니다</li>
	<li>조심 스럽게 제거 나머지 이토 그대로 되도록 멀티 미터를 사용 하 여 마스크와 측정 저항. 원하는 에칭된 면의 해독 약 0 Ω 이어야 한다.</li>
</ol>2입니다. Pyrrole 솔루션의 준비
<ol><li>1000 mL 유리병에 디 H2o.의 600 mL에 70 g 나트륨 dodecylbenzenesulfonate (NaDBS)의 해산</li>
	<li>일단는 NaDBS 해산 솔루션에 0.2 M pyrrole의와 디 H2O의 386 mL 14 mL를 추가 합니다.</li>
	<li>커버 알루미늄 호 일로 솔루션 및 4 ° c.에 저장</li>
</ol>3. 전기 Polypyrrole 이토 유리에의
<ol><li>따뜻한 실내 온도에 pyrrole 솔루션 NaDBS redissolved 완전히 때까지. 참고:이 약 15 ~ 20 분 정도 걸립니다.</li>
	<li>Pyrrole 솔루션의 25 mL 비 커에 붓으십시오.</li>
	<li>멀티 미터를 에칭된 이토 유리를 연결 하 고 슬라이드 pyrrole 솔루션에 잠수함.<ol>
<li>0 Ω 저항 측면 플래티넘 메쉬 참조 전극으로 직면 하 고 있는지 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>PPy의 멀티 미터 (전류 3 mA/cm2 에서 4 시간에 대 한)를 사용 하 여 ITO 표면에 전기 도금을 시작 하는 전류를 적용 합니다.</li>
	<li>멀티 미터 및 세척 전기-PPy 디 H2O 잔여 계면 활성 제를 제거 하에서 ITO 유리를 제거 합니다.</li>
	<li>부드럽게 면도날을 사용 하 여 이토 유리에서 전기 PPy 플레이트를 분리 합니다.<ol>
<li>실 온에서 PPy 접시를 저장.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4입니다.입니다 (PDMS)의 준비
<ol><li>주걱과 무게 접시 사용 하, 경화제의 2 세대와 기본 에이전트의 18 g을 혼합 하 고 두 10 cm x 8 cm 유리 금형에 혼합물을 부 어.</li>
	<li>15-20 분 동안 진공 챔버를 사용 하 여 금형에서 거품을 제거 합니다.</li>
	<li>3 h 70 ° C 오븐에 금형을 놓습니다.</li>
	<li>일단 냉각, 금형에서는 PDMS를 제거 하려면 평평한 주걱을 사용 합니다.</li>
</ol>5. 시험관에 전기 자극 챔버의 제조
<ol><li>압력솥 (WxL, 2.5 c m x 12.5 c m) 금속 접시와 흐름 1 시간 동안 120 ° C에서 밸브.</li>
	<li>템플릿으로 챔버 슬라이드를 사용 하 여, PDMS의 두 조각을 잘라. 참고: PDMS의 한 조각 셀 챔버 내에서 두 개의 인접 한 사각형의 배 기판 가진 셀 챔버의 경계 역할을 합니다. 다른 PDMS 조각 챔버의 경계에 대 한 개요입니다.<ol>
<li>잘라 안쪽에 밖으로 셀을 정사각형 모양 실과 셀 챔버의 모양을 일치. PDMS의 두 조각의 전반적인 모양은 직사각형 이며 챔버 슬라이드의 일치를 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>맨 아래에서 다음과 같은 자료를 레이어: (1) 금속 격판덮개, (2) (단편), 없이 PDMS (3) PPy 플레이트 (PDMS에 수직), (단편)와 (4) PDMS 및 (5) 셀 챔버.</li>
	<li>일단 완벽 하 게 정렬 기구를 함께 클램프.</li>
	<li>금속 와이어의 두 60 cm 조각 잘라내어 실버 붙여넣기를 사용 하 여 챔버의 외부에서 돌출 PPy 플레이트의 각 끝에 1 개의 철사를 연결. 전선은 충분히 인큐베이터의 외부에 장치에서 확장을 확인 합니다.</li>
	<li>일단은 풀 치료 강화와 에폭시와 와이어 연결 인감.<ol>
<li>적용된 분야는 각 챔버에 동일 다는 것을 확인 하는 멀티 미터를 사용 하 여 저항을 기록 합니다.</li>
		<li>이식, 제거 와이어; unclamp 셀 챔버 및 PDMS 그리고 그들 전도성 발판에서 별도. 이식 장비의 차원은 약 1 m m x 3 m m x 0.25 m m입니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. 인간의 신경 조상 세포 (hNPCs) PPy에 도금
<ol><li>2 시간 동안 UV 빛에서 조립된 챔버를 소독.<ol>
<li>1 시간 후 조립 회전 90 °를 실.</li>
	</ol>
</li>
	<li>살 균 후 코트 코팅 기판의 800 µ L와 아래쪽 챔버의 PPy의 표면 하 고 1 시간에 5% CO2 에서 37 ° C에서 인큐베이터의 PPy 접시에 공고히 기판 허용.</li>
	<li>1 시간 후 챔버에서 상쾌한을 제거 하 고 부드럽게 잘 당 DPBS Ca + Mg의 1 mL로 씻어. 참고:로이 코팅 기판의 분리로 인해 강제로 PPy의 표면 세척 하지 마십시오.</li>
	<li>신선한 셀 미디어를 사용 하 여 기계적으로 부드러운 pipetting으로 조직 배양 접시에서 챔버와 함께 사용 하기 위해 배양된 세포 분열. 참고: 셀 분리 시 90-100% 합칠 이어야 한다.</li>
	<li>HNPC 펠 릿 8000 x g에서 5 분간 원심 분리를 사용 하 여 수집.</li>
	<li>hemocytometer를 사용 하 고 100, 000 셀/c m2의 볼륨에서 셀 resuspend.</li>
	<li>각 챔버 잘 (100000 셀/cm2 미디어의 1 ml에서)으로 100000 세포를 플레이트.</li>
	<li>5%에서 37 ° C에서 인큐베이터 챔버 돌아가기 CO2.
</li>
</ol>7. 전기 자극의 hNPCs
<ol><li>챔버에 세포를 뿌리기 후에 1 일 파형 발생기를 사용 하 여 셀에 전기 자극을 적용.</li>
	<li>자극, 전에 잘 각 약 실에서 오래 된 미디어를 제거 하 고 신선한 미디어의 800 µ L를 보충 합니다.</li>
	<li>미디어를 변경한 후 약 실 인큐베이터에 다시, 인큐베이터에서 철사 연장 놓고 파형 발생기에 첨부</li>
	<li>1 시간에 100 Hz와 ±400 mV에서 구형 파 신호를 세포에 자극을 적용 합니다.</li>
	<li>자극 후 철사를 제거 하 고 또 하루 5% CO2와 37 ° C에서 설정 하는 인큐베이터에서 챔버를 품 어.</li>
	<li>세포 생존 능력 및 정량 실시간 중 합 효소 연쇄 반응 (qRT-PCR) 다음 제조 업체의 프로토콜을 포함 하 여 이후 생물 학적 분석을 수행 합니다.</li>
</ol>8. PPy 이식 Vivo에서
<ol><li>T 세포 결핍에 원심 중간 대뇌 동맥 (dMCA) 폐색 선 모델 수행 성인 남성 누드 쥐 (NIH RNU 230 ± 30 g)로2위에서 설명한. 이식 1 주일 게시물 dMCA 폐색을 수행 합니다.</li>
	<li>수술 전에 1 일 그들의 감 금 소 물에 쥐에 암 피 실린 (1 mg/mL)을 제공 합니다.</li>
	<li>Anesthetize 사용 하 여 유도 챔버 쥐 isoflurane 흡입을 통해 관리의 0.5-3 %mg / kg.</li>
	<li>발가락 핀치 반사 응답의 부족에 의해 쥐의 anesthetization를 확인 합니다.<ol>
<li>동물 마 취 동안 막, 호흡 패턴, 색상과 직장 온도 15 분 마다 모니터링을 계속 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>일단 anesthetization 확인, 건조를 방지 하기 위해 쥐의 눈에 인공 눈물을 적용 합니다.</li>
	<li>무 균 기술 멸 균 장갑, 그리고 메 마른 외과 용 드 레이프13를 사용 하 여이 절차 동안 유지 됩니다 확인 하십시오. 살 균 분야 내 메 마른 외과 기구를 유지.</li>
	<li>마 취는 쥐를 실행 하는 동안 왼쪽된 피 위에 craniectomy 드릴. 경질을 엽니다.<ol>
<li>수술 마이크로-얇은 바늘을 사용 하 여 뇌에서 dura mater를 제거 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>쥐 피에 체 외에 시스템에서 전도성 건설 기계를 이식. 참고: 우리의 실험에 대 한 우리 생체 외에서 3 일 hNPC 도금 후에서 건설 기계에 이식합니다.<ol>
<li>중간 선 병 변 주로 반영 피 질에 플을 놓습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>발판은 배치 후, 이식 피부 폐쇄 움직임을 방지 하기 위해 surgicel을 놓습니다.</li>
	<li>봉합 사 상처 고 쥐 buprenorphine SR stereotaxic 수술 및 dMCA 폐색과 관련 된 통증을 관리 하기 위해 1 mg/kg의 복용량에 피하 주입</li>
	<li>의식 회복 쥐 복구에 놓습니다.<ol>
<li>결코 방치 동물 그것은 의식 하는 동안.</li>
		<li>그것은 완전히 의식을 얻을 때까지 다른 동물을 배치 하지 마십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>매일 몸 무게 감소, 감소 음식/물 섭취, 감소 손질/빗질 외 투, 자발적인 활동 감소/증가, 비정상적인 자세, 탈수/피부 tenting, 오목 눈, 숨기기, 자기 절제, 등 통증의 흔적에 대 한 동물을 모니터링 빠른 호흡, 오픈 짖 어 대 호흡, 경련, 떨림, 떨림과 발성 합니다.<ol>
<li>그들이 먹고, 마시고, 손질, 고 무게;를 얻고 나타날 때까지 동물을 매일 모니터링 그리고 체중 증가 후 다음 주간입니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CO2 흡입 및 euthanization (으로 동물 정상적인 산소 공급 게시물 CO2 흡입으로 인해 부활 하지 것 이다)의 보조 확인을 통해 초기 euthanization 술 안 먹고 나타나는 어떤 동물에 발생 하 고 초기 수술; 후 무게를 얻고 고통을;에 나타납니다. 때문에 모터 피 질 적자를 예상 보다 더 큰 행동 테스트를 완료할 수 없습니다 나타납니다.</li>
</ol>

<ol>
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저자는이 작품을 선언 하 전혀 충돌의 관심이 없다.

증거를 성장 소설 뇌졸중 치료로 줄기 세포의 약속을 입증 했다. 이 약속은 적어도 40 진행 중이거나 완료 된 임상 시험을 머리 맡에 줄기 세포 치료제를 사전 중요 한 노력에 결과 있다. 선 병 급성 모욕 후 과정이 없다 신경 복구를 방지 하기 때문에 줄기 세포 치료 라는 독특한 신경 장애를 제공 합니다. 줄기 세포 강화 된 뇌졸중 복구의 정확한 기계 장치는 불분명 남아 있습니다. 신생, synaptogenesis, 및 시 냅 스 리 모델링 모두 중요 한 것을 보여줘 왔다. BDNF 등 THBS-1 시 냅 스 형성에 대 한 중요 한 분자는 제거 하는 경우 뇌졸중 복구 장애인된6,19입니다. hNPCs 수많은 동물 모델20,21에서 뇌졸중 후 기능적 복구를 개선 했습니다. 메커니즘은 hNPCs의 효과가 남아 완전히 이해 하는, 그리고이 세포에 대 한 이상적인 전달 방법 알려져 있다. HNPCs에서 발표 하는 중요 한 분자를 조작할 수 있도록 하는 시스템을 개발 하 여 한 줄기 세포 치료를 최적화 하 고 필수적인 복구 메커니즘을 차별화를 도울 수 있다.
뇌에 성공적인 셀 배달 도전 남아 있습니다. 현재, 다양 한 기술 생존 및 줄기 세포9,10의 통합을 개선 하기 위해 줄기 세포를 전달 하기 위해 다른 소재 비 계 시스템을 사용 하 여 개발 되었습니다. 그러나, 이러한 자료의 불활성 특성 때문에 그것은 그들의 이식 후 줄기 세포 조절 어렵다입니다.
이 문서에서는 PPy 비 계를 사용 하 여 전기 qRT-PCR 데이터에 BDNF와 THBS-1의 upregulation에 의해 표시 된 hNPCs의 transcriptome 조작 하는 방법을 설명 합니다. 우리의 이전 연구 VEGFA 식 hNPCs에 전기 자극에 노출 후에 증가 스트로크2후 기능 회복 개선 밝혀. 여기 그 추가 neurotrophic 요인 BDNF와 THBS-1는 또한 변조 다른 hNPC 셀 라인에서 전기 자극에 노출 된 후 수많은 셀 라인 우리의 시스템을 사용할 수 있는 표시와 같은 설명 합니다.
생체 외에서 전기 자극 챔버의 제조, 중 금속 와이어 PPy 플레이트 실버 페인트와 에폭시를 사용 하 여 완전히 연결 되어 있는지 중요 하다. 이 연결 되지 않으면 소리, 심지어 같은 매개 변수와 함께 다양 한 전기 분야 발생 합니다. 또한, 시간에 미디어 스 캐 폴딩 시스템의 조립 후 누설 수 있습니다. 이 문제를 해결 하려면 진공 그리스 밀봉 하지 셀 시드 표면에 적용 하는 PDMS 주의 PPy 플레이트 사이의 공간에 적용할 수 있습니다. PPy 플레이트의 불투명 특성상 한계가 표준 가벼운 현미경으로 세포의 confluency 검사는 제한입니다.
이 프로토콜에서 설명 하는 방법의 장점은 hNPCs의 변조에 대 한 세포의 기계적 변화를 확인할 수 있습니다. 현재, 전기 변조는 하지 접근 되었다 전통적인 히드로 또는 불활성 비 계 시스템을 사용 하 여. 전기 자극 PPy 비 계를 사용 하 여, 후에 hNPCs 폴리머 표면에서 vivo에서 모델을 제거 하지 않고 전달할 수 있습니다. 방법을 더 줄기 세포 응용 프로그램의 질환 모델 연구 개발 수 있습니다 더 나은 디자인을 변환 응용 프로그램을. 전기 preconditioning 접근, 전도성 폴리머 시스템에 의해 다른 셀 형식에 적용할 수 있습니다 하 고 셀에 전기 자극의 영향의 더 나은 이해를 위해 있습니다. 체 외에서 세포 최적화 다음 없이 조작 (예: 뿌리고 또는 제거)을 추가 하는 기능 등 질병 상태에서 vivo에서 조작을 시험관에서 이러한 테스트에 대 한 수 있습니다. 궁극적인 목표는 설명된 전도성 고분자 발판 사전 뇌졸중 치료제와 뇌졸중 복구 메커니즘의 이해를 개선 등 새로운 기법을 활용 하는 것입니다.

스트로크는 세계에서 사망의 두 번째 주요 원인이 이며 미국에서 죽음의 다섯 번째 주요 원인. 이러한 높은 사망률에도 불구 하 고 뇌졸중 복구에 대 한 치료는 현재 가능한 의료 옵션 현재 사용할 수 있는1와 도전 남아 있습니다. 현재 다루고 있는 유일한 40 줄기 세포를 활용 하는 허 혈 성 뇌졸중의 임상 시험 300 개에 대 한 있다. 이전 연구 결과 줄기 세포 치료 선 수리2,3에 유익한 영향을 미칠 것으로 나타났습니다. 두뇌 파생 된 neurotrophic 요인 (BDNF) 등 thrombospondin-1 (THBS-1) 이식된 인간의 신경 조상 세포 (hNPCs)에서 발표 Paracrine 요인의 증가와 관련 된 메커니즘을 통해 향상 된 기능 복구를 나타났습니다. 시 냅 스 형성, angiogenesis, 수지상 분기 및 새로운 axonal 계획 뿐 아니라 면역 시스템4,,56변조. 그러나, 줄기 세포의 최적의 전송 방법 애매 남아 있습니다.
뇌에 성공적인 줄기 세포 배달 도전 남아 있습니다. 현재, 주사 가능한 히드로 및 고분자 스 캐 폴딩 시스템 줄기 세포 제공 도입 되었습니다. 이러한 전달 방법 이식 시 줄기 세포를 보호 뿐만 아니라 호스트의 염증 반응과 hypoxic 조건7,,89 를 포함 하 여 가혹한 포스트 치기 환경에서 보호를 제공 , 그러나 10., 가장 일반적으로 사용 되는 재료는 불활성,11셀 연속 변조 (즉, 전기 자극)의 사용을 제한 하. 전기 자극 차별화, 이온 채널 밀도, 그리고 줄기 세포12neurite 결과 영향을 미치는 큐입니다. 불활성 고분자에 비해 전도성 고분자는 전기 자극 및 줄기 세포2의 조작에 대 한 현재 수 있도록 수행할 수 있습니다. 그러나,는 전기 자극 neurotrophic 요인 릴리스 (즉, BDNF와 THBS-1)를 변조 하는 정확한 메커니즘은 아직 완전히 탐험.
이 프로토콜에서 우리는 전도성 고분자 비 계, polypyrrole (PPy), 체 외에 전기 자극에 대 한 수 있도록 구성 된 셀 문화 시스템을 구성 하는 단계를 설명 합니다. 셀 문화 체계를 조작 하는 방식으로 인해 줄기 세포 시드 비 계 요정 경색 피 질에의 후속 주입이 가능 하다. 이 시스템에 대 한 우리 전기 전제 발판에 줄기 세포 이식 전에 짧은 시간 동안. 전기 자극에 따라 셀을 들고 전도성 고분자 발판 성공적으로 intracranially 최소 침 습 방법을 사용 하 여 이식 합니다.

<table><tbody><tr><td>FGF-Basic</td><td>Invitrogen</td><td>CTP0261</td><td>20 ng/mL for working media</td></tr><tr><td>Matrigel</td><td>Corning</td><td>cb40234a</td><td>1:200 dilution</td></tr><tr><td>LIF Protein, Recom. Hum. (10 &amp;micro;g/mL)</td><td>EMD Millipore</td><td>LIF1010</td><td>10 ng/mL for working media</td></tr><tr><td>Sylgard 184 silicone 3.9 kg</td><td>Fisherbrand</td><td>NC0162601</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td>Fisherbrand</td><td>SA56-4</td><td></td></tr><tr><td>Nitric Acid Concentrate (Certified) ACS, Fisher Chemical</td><td>Fisherbrand</td><td>SA95</td><td></td></tr><tr><td>ITO Glass</td><td>Delta Technologies</td><td>CG-40IN-0115</td><td></td></tr><tr><td>Sodium dodecylbenzenesulfonate</td><td>Sigma</td><td>289957-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Pyrrole</td><td>Sigma</td><td>131709-500ML</td><td>Protect pyrrole solution from light and room temperature</td></tr><tr><td>8 well glass slide chambers</td><td>Thermo Sci Nuc&amp;nbsp;</td><td>125658</td><td>Detach the cell chamber and keep it under sterilized conditions</td></tr><tr><td>Flat-Surface Bracket, 3&quot;x1&quot;</td><td>McMaster-Carr&amp;nbsp;</td><td>1030A4</td><td></td></tr><tr><td>TWO PART SILVER PAINT 14G</td><td>Electron Microscopy Sciences&amp;nbsp;</td><td>1264214</td><td>Mix two parts (1:1) in plastic plate</td></tr><tr><td>DPBS, 1x, with Ca and Mg, No Phenol Red</td><td>Genesse&amp;nbsp;</td><td>25-508C</td><td></td></tr><tr><td>AB2 ArunA Neural Cell Culture Media Kit</td><td>Aruna Biomedical&amp;nbsp;</td><td>ABNS7013.2</td><td></td></tr><tr><td>hNP1 Human Neural Progenitor Expansion Kit</td><td>Aruna Biomedical&amp;nbsp;</td><td>&amp;nbsp;hNP7013.1</td><td></td></tr><tr><td>Noncontact Flow-Adjustment Valve, Nickel-Plated Brass, for 3/32&quot; to 5/8&quot; Tube OD</td><td>McMaster-Carr&amp;nbsp;</td><td>5330K22</td><td></td></tr><tr><td>Multimeter</td><td>Keysight&amp;nbsp;</td><td>E3641A</td><td></td></tr><tr><td>Wavefoam generator</td><td>Keysight</td><td>33210A-10MHz</td><td></td></tr><tr><td>Pt meshes</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>298107-425MG</td><td>Reference electrode with dimensions, 1x1 cm</td></tr><tr><td>LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit, for mammalian cells</td><td>Thermo Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>L3224</td><td></td></tr><tr><td>BDNF</td><td>Thermo Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>Hs02718934_s1</td><td></td></tr><tr><td>THBS1</td><td>Thermo Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>Hs00962908_m1</td><td></td></tr><tr><td>GAPDH</td><td>Thermo Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>Hs02758991_g1</td><td></td></tr><tr><td>RNeasy Mini Kit (250)</td><td>Qiagen</td><td>74106</td><td></td></tr><tr><td>QIAshredder (250)</td><td>Qiagen</td><td>79656</td><td></td></tr><tr><td>RNase-Free DNase Set (50)</td><td>QIAGEN</td><td>79254</td><td></td></tr><tr><td>iScript cDNA Synthesis Kit, 100 x 20 &amp;micro;L rxns</td><td>BIORAD</td><td>1708891</td><td></td></tr><tr><td>TaqMan Gene Expression Master Mix</td><td>Thermo Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>4369510</td><td></td></tr><tr><td>7-8 Week Old, male, RNU Rats</td><td>NCI-Frederick</td><td></td><td></td></tr><tr><td>4-0 Ethicon Silk Suture</td><td>eSutures.com</td><td>683G</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Henry Schein</td><td>29405</td><td></td></tr><tr><td>V-1 Tabletop Laboratory Animal Anesthesia System</td><td>VetEquip</td><td>901806</td><td></td></tr><tr><td>Surgicel Original Absorbable Hemostat</td><td>Ethicon</td><td>1952</td><td></td></tr><tr><td>Lab Standard Stereotaxic Instrument, Rat</td><td>Stoelting</td><td>51600</td><td></td></tr><tr><td>Kimberly-Clark Professional&amp;nbsp;Safeskin Purple Nitrile Sterile Exam Gloves</td><td>Fisherbrand</td><td>19-063-130</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Drape</td><td>Medline</td><td>DYNJSD1092</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Scientific&amp;nbsp;Shandon Stainless-Steel Scalpel Blade Handle, Holds No. 20-25 Blades</td><td>Fisherbrand</td><td>53-34</td><td></td></tr><tr><td>Walter Stern Scalpel Blade Series 300</td><td>Fisherbrand</td><td>17-654-456</td><td></td></tr><tr><td>QuantStudio 6 Flex Real-Time PCR System</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>4484642</td><td></td></tr><tr><td>Frazier Micro Dissecting Hook</td><td>Harvard Apparatus</td><td>52-2706</td><td></td></tr></tbody></table>

electrically conductive scaffold to modulate and deliver stem cells

줄기 세포 치료 치료, 흥미 진 진한 선으로 등장은 하지만 최적의 전달 방법 불분명 남아. 뇌졸중 모델에서 줄기 세포를 전달 하기 위해 수십 년 동안 microinjection의 기술을 사용 하는 동안이 기술은 주입 전에 줄기 세포를 조작 하는 능력의 부족에 의해 제한 됩니다. 이 문서는 전기 전도성 폴리머 비를 사용 하 여 줄기 세포 배달에 대 한 하는 방법을 자세히 설명 합니다. 전도성 고분자 비 계를 사용 하 여 줄기 세포의 전기 자극 세포 생존, 염증 반응, 및 시 냅 스 리 모델링에 관련 된 줄기 세포의 유전자를 변경 합니다. 전기 거치기 후 발판에 줄기 세포는 원심 중간 대뇌 동맥 폐색 쥐 모델에서 intracranially 이식 수 있습니다. 이 프로토콜 전도성 고분자 비 계를 통해 줄기 세포를 조작 하는 강력한 기법을 설명 하 고 추가 줄기 세포 기반 치료를 개발 하는 새로운 도구를 만듭니다.

그림 1 에 표시 된 회로도 hNPCs 및 잠재적인 다운스트림 응용 프로그램의 전기 자극의 전체 워크플로 나타냅니다. 줄기 세포 치료에서 현재 한계 줄기 세포 염증, 허 혈 성 조건 등 거친 후 이식 환경에 노출 되는 것 이다.입니다. 이러한 어려운 조건을 가능성이 그들의 치료 효능14,15제한합니다. 이 환경에서 hNPCs를 보호 하기 위해 전도성 비 계를 사용 하 여 전기 늘어진 통해 hNPCs 치료 혜택을 증가 수 있습니다. 이 줄기 세포 전달 기술에서는 첫 번째 단계는 전기 접근2,16를 사용 하 여 전도성 비 계의 개발 이다. 우리 건설 기계 생체 적합성을 특징 하 고 hNPCs와 전기 늘어진 특성에 최적화 된. 컨트롤은 unstimulated 줄기 세포 조직 배양 접시에 성장으로 정의 되었다.
다양 한 전압 전기 자극의 안전성을 확인 하 고 preconditioning 효능을 최대화 하기 위해 평가 했다. 각 챔버에 적용 된 필드는 같은 되도록 조립된 챔버의 저항 멀티 미터를 사용 하 여 측정 되었다 (챔버의 저항 (Ohm, Ω) 되었고 약 10 k ω, resistivity≈3 Ωm). 상용 공급 업체에 따라 사용 하는 hNPCs 정상적인 문화 시스템에 아무 중요 한 세포 독성을 보여왔다. hNPCs 또는 전기 자극에 노출 없이 세포 생존 능력 분석 실험으로 물 했다 (라이브: 녹색; 죽은: 레드) (그림 2). 이러한 결과 hNPCs 전기 자극 (±400 mV, 1 시간에 100 Hz) 후 가능한 되었다 나타냅니다. 세포 생존 능력 분석 실험의 유효성을 검사 하려면 우리는 세포 생존 테스트 resazurin 분석 결과 사용 하 여 수행 합니다. 결과 또한 hNPCs에 전기 자극의 더 중요 한 세포 독성을 보여 줍니다.
우리의 이전 vivo에서 데이터 시연 paracrine 요인 전기 자극에 노출 hNPCs (SD56, 미 발달 줄기 세포에서 파생 된 NPCs)에서 발표 스트로크2후 회복을 향상. 하 여 추가 발표 된 후보 요소 뇌졸중 복구에서 중요 한 것으로 알려진 hNPC (아 의치, 배아 줄기 세포에서 파생 된 NPCs), BDNF와 THBS-1 평가 했다. 이 요인 신경 파생물에 그들의 역할 때문에 광범위 하 게 연구 및 상호 작용 셀17,18에 증가. BDNF와 THBS-1 transcriptome 변화에 전기 자극의 효능을 조사, qRT-PCR GAPDH 하우스키핑 유전자로와 BDNF와 THBS-1 유전자를 포함 하 여 수행 되었다. 약 1 µ g 총 RNA의 역-제조 업체의 프로토콜에 따라 cDNA로 변하게 했다. 정규화 된 배-변경 비율 PPy에 hNPCs에 전기 자극에 노출 PPy에 hNPCs 유전자 발현을 비교 하는 ΔΔCt 방법에 의해 계산 되었다. 통계 분석 된 전기적 자극 종속 (p ≤0.01) 그룹 사이 BDNF와 THBS-1의 유전자 발현에 중요 한 upregulations를 보였다 (그림 3). 이 데이터는 최적화는 중요 한 세포 죽음 없이 hNPC 효능을 극대화 시킬 수 제안 합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57367/57367fig1.jpg"> 그림 1 . 생체 외에서 전기 자극을 위한 전도성 고분자 비 계 시스템입니다. (A) 슬라이드 챔버 PPy 접시 위에 배치 됩니다. (B) 회로도 PPy의 표면에 도금 하는 hNPCs와 함께 체 외에 전기 자극 챔버의 제조를 보여줍니다. 흐름 밸브 슬라이드 챔버, PDMS, PPy, 그리고 금속 플레이트를 함께 사용 됩니다. (C)는 챔버의 이미지. <a href="/files/ftp_upload/57367/57367fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57367/57367fig2.jpg"> 그림 2 . HNPCs 또는 전기 자극 없이 세포 생존 능력 분석 결과. (A) Calcein 오전 물 라이브 셀을 보여 주는 막대 그래프. 데이터는 평균 ± 사 우 스 다코타; n = 4. (B) 세포 생존 능력 분석 결과 resazurin를 사용 하 여. 바 그래프 표시 했다 hNPCs;에 전기 자극의 아무 세포 독성 n = 4. 세포 생존 능력 분석 실험 전과 전기 자극 치료 후의 이미지를 ((C)) . 반면 빨간 신호 나타냅니다 죽은 세포 (EtHD-1) 녹색 신호 라이브 셀 (Calcein-am)을 나타냅니다. ES 전기 자극을 나타냅니다. ES + 또는-셀에 전기 자극의 존재 여부를 나타냅니다. <a href="/files/ftp_upload/57367/57367fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57367/57367fig3.jpg"> 그림 3 . 전기 자극으로 유전자 표현 변경. BDNF (A) 와 THBS1의 유전자 표현에 변화를 접어 막대 그래프 보여주는 (B) hNPCs (* * p 전기 preconditioned와 모든 다른 그룹 간의 통계적 나타냅니다 < 0.01, 오류 막대 표시 사 우 스 다코타, n = 4, 일방통행 ANOVA ). 네거티브 셀 일반 조직 배양 접시에 배양 했다 컨트롤을 나타냅니다. ES + 또는-셀에 전기 자극의 존재 여부를 나타냅니다. <a href="/files/ftp_upload/57367/57367fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Electrically Conductive Scaffold to Modulate and Deliver Stem Cells

이 프로토콜 설명 줄기 세포 생체 외에서 전기 자극 및 줄기 세포 시드 비 계를 사용 하 여 후속 vivo에서 이식에 대 한 비 전도성 고분자 계에서의 시드 수 있도록 셀 문화 시스템의 제조를 최소 침 습 기법입니다.

변조 및 줄기 세포를 제공 하는 전기 전도성 비 계

Stem cell therapy has emerged as an exciting stroke therapeutic, but the optimal delivery method remains unclear. While the technique of microinjection ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.4K 조회수.  Stanford University School of Medicine. 이 프로토콜 설명 줄기 세포 생체 외에서 전기 자극 및 줄기 세포 시드 비 계를 사용 하 여 후속 vivo에서 이식에 대 한 비 전도성 고분자 계에서의 시드 수 있도록 셀 문화 시스템의 제조를 최소 침 습 기법입니다.

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Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

Human perivascular stem cells (PSCs) can be isolated in sufficient numbers from multiple tissues for purposes of skeletal tissue engineering1-3. PSCs are a FACS-sorted population of 'pericytes' (CD146+CD34-CD45-) and 'adventitial cells' (CD146-CD34+CD45-), each of which we have previously reported to have properties of mesenchymal stem cells. PSCs, like MSCs, are able to undergo osteogenic differentiation, as well as secrete pro-osteogenic cytokines1,2. In the present protocol, we demonstrate the osteogenicity of PSCs in several animal models including a muscle pouch implantation in SCID (severe combined immunodeficient) mice, a SCID mouse calvarial defect and a femoral segmental defect (FSD) in athymic rats. The thigh muscle pouch model is used to assess ectopic bone formation. Calvarial defects are centered on the parietal bone and are standardly 4 mm in diameter (critically sized)8. FSDs are bicortical and are stabilized with a polyethylene bar and K-wires4. The FSD described is also a critical size defect, which does not significantly heal on its own4. In contrast, if stem cells or growth factors are added to the defect site, significant bone regeneration can be appreciated. The overall goal of PSC xenografting is to demonstrate the osteogenic capability of this cell type in both ectopic and orthotopic bone regeneration models.

Human perivascular stem cells (PSCs) are a novel stem cell class for skeletal tissue regeneration similar to mesenchymal stem cells (MSCs). PSCs can be isolated by FACS (fluorescence activated cell sorting) from adipose tissue procured during standard liposuction procedures, then combined with an osteoinductive scaffold to achieve bone formation in vivo.

뼈 재생을위한 인적 Perivascular 줄기 세포의 이용

Human perivascular stem cells (PSCs) can be isolated in sufficient numbers from multiple tissues for purposes of skeletal tissue engineering1-3. PSCs are ...

연구

생체공학

Tissue Engineering: Construction of a Multicellular 3D Scaffold for the Delivery of Layered Cell Sheets

Many tissues, such as the adult human hearts, are unable to adequately regenerate after damage.2,3 Strategies in tissue engineering propose innovations to assist the body in recovery and repair. For example, TE approaches may be able to attenuate heart remodeling after myocardial infarction (MI) and possibly increase total heart function to a near normal pre-MI level.4 As with any functional tissue, successful regeneration of cardiac tissue involves the proper delivery of multiple cell types with environmental cues favoring integration and survival of the implanted cell/tissue graft. Engineered tissues should address multiple parameters including: soluble signals, cell-to-cell interactions, and matrix materials evaluated as delivery vehicles, their effects on cell survival, material strength, and facilitation of cell-to-tissue organization. Studies employing the direct injection of graft cells only ignore these essential elements.2,5,6 A tissue design combining these ingredients has yet to be developed. Here, we present an example of integrated designs using layering of patterned cell sheets with two distinct types of biological-derived materials containing the target organ cell type and endothelial cells for enhancing new vessels formation in the &#8220;tissue&#8221;. Although these studies focus on the generation of heart-like tissue, this tissue design can be applied to many organs other than heart with minimal design and material changes, and is meant to be an off-the-shelf product for regenerative therapies. The protocol contains five detailed steps. A temperature sensitive Poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAAM) is used to coat tissue culture dishes. Then, tissue specific cells are cultured on the surface of the coated plates/micropattern surfaces to form cell sheets with strong lateral adhesions. Thirdly, a base matrix is created for the tissue by combining porous matrix with neovascular permissive hydrogels and endothelial cells. Finally, the cell sheets are lifted from the pNIPAAM coated dishes and transferred to the base element, making the complete construct.

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.

조직 공학 : 계층화 된 세포 시트의 전달을위한 다세포 3D 비계 건설

Many tissues, such as the adult human hearts, are unable to adequately regenerate after damage.2,3 Strategies in tissue engineering propose innovations to ...

Optimizing Attachment of Human Mesenchymal Stem Cells on Poly(&#949;-caprolactone) Electrospun Yarns

Research into biomaterials and tissue engineering often includes cell-based in vitro investigations, which require initial knowledge of the starting cell number. While researchers commonly reference their seeding density this does not necessarily indicate the actual number of cells that have adhered to the material in question. This is particularly the case for materials, or scaffolds, that do not cover the base of standard cell culture well plates. This study investigates the initial attachment of human mesenchymal stem cells seeded at a known number onto electrospun poly(&#949;-caprolactone) yarn after 4 hr in culture. Electrospun yarns were held within several different set-ups, including bioreactor vessels rotating at 9 rpm, cell culture inserts positioned in low binding well plates and polytetrafluoroethylene (PTFE) troughs placed within petri dishes. The latter two were subjected to either static conditions or positioned on a shaker plate (30 rpm). After 4 hr incubation at 37&#160;oC, 5% CO2, the location of seeded cells was determined by cell DNA assay. Scaffolds were removed from their containers and placed in lysis buffer. The media fraction was similarly removed and centrifuged &#8211; the supernatant discarded and pellet broken up with lysis buffer. Lysis buffer was added to each receptacle, or well, and scraped to free any cells that may be present. The cell DNA assay determined the percentage of cells present within the scaffold, media and well fractions. Cell attachment was low for all experimental set-ups, with greatest attachment (30%) for yarns held within cell culture inserts and subjected to shaking motion. This study raises awareness to the actual number of cells attaching to scaffolds irrespective of the stated cell seeding density.

This article describes a range of set-ups for seeding human mesenchymal stem cells onto materials, in this case electrospun yarns, that do not cover the base of standard culture well plates in order to maximize and quantify the number of cells that initially attach compared to the known seeding density.

폴리 (ε 카프로 락톤) 전기 방사 원사에 인간 중간 엽 줄기 세포의 첨부 파일을 최적화

Research into biomaterials and tissue engineering often includes cell-based in vitro investigations, which require initial knowledge of the starting cell ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible applications in controlling cell morphology/orientation. Nanofiber organization is controlled with a new fabrication apparatus that enables the gradual decrease of fiber organization in a scaffold. Changing the alignment of fibers is achieved through decreasing deposition time of random electrospun fibers on a uniaxially aligned fiber mat. By covering the collector with a moving barrier/mask, along the same axis as fiber deposition, the organizational structure is easily controlled. For tissue engineering purposes, adipose-derived stem cells can be seeded to these scaffolds. Stem cells undergo morphological changes as a result of their position on the varied organizational structure, and can potentially differentiate into different cell types depending on their locations. Additionally, the graded organization of fibers enhances the biomimicry of nanofiber scaffolds so they more closely resemble the natural orientations of collagen nanofibers at tendon-to-bone insertion site compared to traditional scaffolds. Through nanoencapsulation, the gradated fibers also afford the possibility to construct chemical gradients in fiber scaffolds, and thereby further strengthen their potential applications in fast screening of cell-materials interaction and interfacial tissue regeneration. This technique enables the production of continuous gradient scaffolds, but it also can potentially produce fibers in discrete steps by controlling the movement of the moving barrier/mask in a discrete fashion.

Here, we present a protocol to fabricate electrospun nanofiber scaffolds with gradated organization of fibers and explore their applications in regulating cell morphology/orientation. Gradients with regard to physical and chemical properties of the nanofiber scaffolds offer a wide variety of applications in the biomedical field.

섬유 조직의 그라데이션으로 전기 방사 나노 섬유 공사장 공중 발판

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach recently explored for the development of autologous replacements involves the differentiation of stem cells into chondrocytes. To initiate this chondrogenesis, a degree of compaction of the stem cells is required; hence, we demonstrated the feasibility of magnetically condensing cells, both within thick scaffolds and scaffold-free, using miniaturized magnetic field sources as cell attractors. This magnetic approach was also used to guide aggregate fusion and to build scaffold-free, organized, three-dimensional (3D) tissues several millimeters in size. In addition to having an enhanced size, the tissue formed by magnetic-driven fusion presented a significant increase in the expression of collagen II, and a similar trend was observed for aggrecan expression. As the native cartilage was subjected to forces that influenced its 3D structure, dynamic maturation was also performed. A bioreactor that provides mechanical stimuli was used to culture the magnetically seeded scaffolds over a 21-day period. Bioreactor maturation largely improved chondrogenesis into the cellularized scaffolds; the extracellular matrix obtained under these conditions was rich in collagen II and aggrecan. This work outlines the innovative potential of magnetic condensation of labeled stem cells and dynamic maturation in a bioreactor for improved chondrogenic differentiation, both scaffold-free and within polysaccharide scaffolds.

Chondrogenesis from stem cells requires fine tuning the culture conditions. Here, we present a magnetic approach for condensing cells, an essential step to initiate chondrogenesis. In addition, we show that dynamic maturation in a bioreactor applies mechanical stimulation to the cellular constructs and enhances cartilaginous extracellular matrix production.

연골 재생을위한 3D 자기 줄기 세포 집계 및 생물 반응기 성숙

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Simultaneous Electrical and Mechanical Stimulation to Enhance Cells' Cardiomyogenic Potential

Cardiovascular diseases are the leading cause of death in developed countries. Consequently, the demand for effective cardiac cell therapies has motivated researchers in the stem cell and bioengineering fields to develop in vitro high-fidelity human myocardium for both basic research and clinical applications. However, the immature phenotype of cardiac cells is a limitation on obtaining tissues that functionally mimic the adult myocardium, which is mainly characterized by mechanical and electrical signals. Thus, the purpose of this protocol is to prepare and mature the target cell population through electromechanical stimulation, recapitulating physiological parameters. Cardiac tissue engineering is evolving toward more biological approaches, and strategies based on biophysical stimuli, thus, are gaining momentum. The device developed for this purpose is unique and allows individual or simultaneous electrical and mechanical stimulation, carefully characterized and validated. In addition, although the methodology has been optimized for this stimulator and a specific cell population, it can easily be adapted to other devices and cell lines. The results here offer evidence of the increased cardiac commitment of the cell population after electromechanical stimulation. Electromechanically stimulated cells show an increased expression of main cardiac markers, including early, structural, and calcium-regulating genes. This cell conditioning could be useful for further regenerative cell therapy, disease modeling, and high-throughput drug screening.

Here we present a protocol for training a cell population using electrical and mechanical stimuli emulating cardiac physiology. This electromechanical stimulation enhances the cardiomyogenic potential of the treated cells and is a promising strategy for further cell therapy, disease modeling, and drug screening.

Cardiovascular diseases are the leading cause of death in developed countries. Consequently, the demand for effective cardiac cell therapies has motivated ...

Construction and Use of an Electrical Stimulation Chamber for Enhancing Osteogenic Differentiation in Mesenchymal Stem/Stromal Cells In Vitro

Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have been used extensively to promote bone healing in tissue engineering approaches. Electrical stimulation (EStim) has been demonstrated to increase MSC osteogenic differentiation in vitro and promote bone healing in clinical settings. Here we describe the construction of an EStim cell culture chamber and its use in treating rat bone-marrow-derived MSC to enhance osteogenic differentiation. We found that treating MSCs with EStim for 7 days results in a significant increase in the osteogenic differentiation, and importantly, this pro-osteogenic effect persists long after (7 days) EStim is discontinued. This approach of pretreating MSCs with EStim to enhance osteogenic differentiation could be used to optimize bone tissue engineering treatment outcomes and, thus, help them to achieve their full therapeutic potential. In addition to this application, this EStim cell culture chamber and protocol can also be used to investigate other EStim-sensitive cell behaviors, such as migration, proliferation, apoptosis, and scaffold attachment.

Here we present a protocol for the construction of a cell culture chamber designed to expose cells to various types of electrical stimulation, and its use in treating mesenchymal stem cells to enhance osteogenic differentiation.

건설 및 생체 외에서 중간 엽 줄기/Stromal 세포 Osteogenic 차별화를 강화 하기 위한 전기 자극 챔버의 사용

Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have been used extensively to promote bone healing in tissue engineering approaches. Electrical stimulation (EStim) ...

Preparation of Tunable Extracellular Matrix Microenvironments to Evaluate Schwann Cell Phenotype Specification

Traumatic peripheral nervous system (PNS) injuries currently lack suitable treatments to regain full functional recovery. Schwann cells (SCs), as the major glial cells of the PNS, play a vital role in promoting PNS regeneration by dedifferentiating into a regenerative cell phenotype following injury. However, the dedifferentiated state of SCs is challenging to maintain through the time-period needed for regeneration and is impacted by changes in the surrounding extracellular matrix (ECM). Therefore, determining the complex interplay between SCs and differing ECM to provide cues of regenerative potential of SCs is essential. To address this, a strategy was created where different ECM proteins were adsorbed onto a tunable polydimethylsiloxane (PDMS) substrate which provided a platform where stiffness and protein composition can be modulated. SCs were seeded onto the tunable substrates and critical cellular functions representing the dynamics of SC phenotype were measured. To illustrate the interplay between SC protein expression and cellular morphology, differing seeding densities of SCs in addition to individual microcontact printed cellular patterns were utilized and characterized by immunofluorescence staining and western blot. Results showed that cells with a smaller spreading area and higher extent of cellular elongation promoted higher levels of SC regenerative phenotypic markers. This methodology not only begins to unravel the significant relationship between the ECM and cellular function of SCs, but also provides guidelines for the future optimization of biomaterials in peripheral nerve repair.

This methodology aims to illustrate the mechanisms by which extracellular matrix cues such as substrate stiffness, protein composition and cell morphology regulate Schwann cell (SC) phenotype.

슈완 세포 표현형 사양을 평가하기 위한 튜블드 세포 외 세포 매트릭스 미세 환경의 준비

Traumatic peripheral nervous system (PNS) injuries currently lack suitable treatments to regain full functional recovery. Schwann cells (SCs), as the ...

Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the mechanisms of cell response when exposed to electrical fields can therefore guide the optimization of clinical applications. In vitro experiments aim to help uncover those, offering the advantage of wider input and output ranges that can be ethically and effectively assessed. However, the advancements in in vitro experiments are difficult to reproduce directly in clinical settings. Mainly, that is because the ES devices used in vitro differ significantly from the ones suitable for patient use, and the path from the electrodes to the targeted cells is different. Translating the in vitro results into in vivo procedures is therefore not straightforward. We emphasize that the cellular microenvironment's structure and physical properties play a determining role in the actual experimental testing conditions and suggest that measures of charge distribution can be used to bridge the gap between in vitro and in vivo. Considering this, we show how in silico finite element modelling (FEM) can be used to describe the cellular microenvironment and the changes generated by electric field (EF) exposure. We highlight how the EF couples with geometric structure to determine charge distribution. We then show the impact of time dependent inputs on charge movement. Finally, we demonstrate the relevance of our new in silico model methodology using two case studies: (i) in vitro fibrous Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) scaffolds and (ii) in vivo collagen in extracellular matrix (ECM).

This paper presents a strategy for building finite element models of fibrous conductive materials exposed to an electric field (EF). The models can be used to estimate the electrical input that cells seeded in such materials receive and assess the impact of changing the scaffold's constituent material properties, structure or orientation.

셀룰러 전기 미세 환경의 유한 요소 모델링

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

Optimizing Extracellular Vesicle Delivery Using a Core-Sheath 3D-Bioprinted Scaffold for Chronic Wound Management

This study outlines a detailed protocol for the fabrication of core-sheath 3D-bioprinted scaffolds designed to enhance chronic wound healing. The protocol involves isolating extracellular vesicles (EVs) from mesenchymal stem cells (MSCs), known for their regenerative and immunomodulatory properties. These EVs are then incorporated into a unique scaffold structure. The scaffold features a core composed of alginate loaded with EVs, surrounded by a sheath made of carboxymethyl cellulose and alginate lyase. This innovative design ensures controlled scaffold degradation while promoting efficient and controlled release of EVs at the wound site. The protocol covers key steps, including the preparation and characterization of the EVs, the formulation of bio-inks for 3D bioprinting, and the optimization of printing parameters to achieve the desired core-sheath architecture. By combining structural integrity and bioactivity, the scaffold aims to address the limitations of conventional wound dressings, offering a targeted approach to accelerate tissue regeneration and reduce inflammation in chronic wounds. This method provides a reproducible and scalable strategy for developing advanced biomaterials with potential clinical applications in chronic wound management. The protocol also highlights critical considerations for achieving consistent results, ensuring adaptability for future therapeutic applications.

This study presents a protocol for fabricating core-sheath 3D-bio-printed scaffolds for chronic wound healing. Extracellular vesicles are isolated from mesenchymal stem cells, and loaded into the core (alginate) with the sheath made from carboxymethyl cellulose and alginate lyase. This design allows controlled scaffold degradation and efficient EVs release.

만성 상처 관리를 위한 Core-sheath 3D-Bioprinted Scaffold를 사용한 세포외 소포 전달 최적화

This study outlines a detailed protocol for the fabrication of core-sheath 3D-bioprinted scaffolds designed to enhance chronic wound healing. The protocol ...