Kolagenové Hydrogely
Kolagenové Hydrogely působí jako biologicky kompatibilní tří dimenzionální struktura, podobná té z nativní tkáně, což usnadňuje rozvoj tkáňové inženýrství. Kolagen, hlavní složka těchto gelů, je protein extracelulární matrice nacházející se v pojivové tkáni. A používá se k výrobě hydrogelů, které jsou 3D polymerní sítě složené převážně z vody. Toto video vám představí fyziologickou roli kolagenu, postup pro izolaci a zpracování kolagenu z kůže prasat, výroba hydrogelů z čištěný protein, a konečně některé aplikace pro použití těchto kolagenové hydrogely.
v extracelulární matrici pojivových tkání jsou specifické buňky zodpovědné za většinu výroby kolagenu nazývané fibroblasty. Tyto buňky syntetizují dlouhé, tuhé polypeptidové řetězce. Které jsou sestaveny do jednotlivých trojitých spirálových uspořádaných polymerů nazývaných molekuly kolagenu. Molekuly kolagenu jsou pak dále svazovány do silnějších a větších vláken. Které jsou pak ještě dále dodáván do větších vlákna poskytují strukturální integritu extracelulární matrix pro různé mechanické zatížení může dojít. Různé konfigurace kolagenu se vyrábějí podle mechanických potřeb specifických tkání. Kostní tkáň například využívá vysoce kompaktní intenzivní síť vláken, aby odolala mechanickému zatížení. Jiné tkáně, jako je střevní stěna, však používají rozptýlenější strukturu. Po extrakci z pojivové tkáně může být kolagenový polymer použit k vytvoření různých materiálů. Protože kolagen je hydrofilní polymer, je vysoce absorpční. Může tedy tvořit hydrogel, což je polymerní síť, která pojme až 90% vody. Tyto polymerní sítě jsou tvořeny zesítěním jednotlivých polymerních řetězců různými způsoby. Například chemické zesíťovače, teplo nebo UV světlo. Stupeň zesítění ovlivňuje mechanické vlastnosti hydrogelu. Umožňuje tak použití těchto materiálů v široké škále aplikací. Nyní, když byly vysvětleny principy kolagenových hydrogelů, podívejme se na to, jak se kolagen extrahuje z kůže prasat a používá se k vytvoření hydrogelu.
Chcete-li zahájit zpracování kolagenu z dermálního vzorku, nejprve jej opláchněte v ledové destilované vodě a poté použijte depilační krém na odstranění vlny, kožešiny nebo chloupků. Pomocí jediného ostří žiletky seškrábněte vzorek čistý z pojivové tkáně a tuku a opláchněte jej ještě jednou v ledové vodě. Poté nakrájejte vzorek kůže na centimetrové čtverečky. Odstranit non kolagenní rozpuštěny materiálu, nejprve se naváží 5 g dermální čtverce na 50 ml kónické zkumavky, a pak se přidá 30 ml ledové 0.5 Molární octan sodný pro každý vzorek. Poté smíchejte zkumavky v homogenizátoru na lavičce. Po jedné minutě supernatant zlikvidujte a vzorky znovu promíchejte ve více ledově studeném octanu sodném pro celkem sedm promývacích cyklů. Po posledním promytí opláchněte vzorek v ledové destilované vodě a ještě jednou jej promíchejte, aby se odstranil zbytkový octan sodný. Pak komprimovat vzorku proti trubice k odstranění přebytečné kapaliny a přenos každé zpracované 5 gram kožní vzorek čerstvé 50 ml kónické zkumavky. Pro extrakci kolagenu se vzorek dvakrát promyje ve 2 mililitrech .075 molární pufr citrátu sodného na gram vzorku. Supernatanty zlikvidujte a vzorky stlačte po každém promytí, které bylo dříve prokázáno. Po druhém promytí přidejte čerstvý alikvot pufru citrátu sodného a poté proveďte šest sekvenčních cyklů míchání bez odstranění pufru mezi každým cyklem. Nyní přeneste supernatanty do jednotlivých sběrných zkumavek a přidejte další jeden mililitr .075 molární pufr citrátu sodného na gram vzorku před provedením konečného cyklu míchání. Poté se supernatant znovu odstředí v odstředivém filtračním zařízení, aby se extrahovaný kolagen vyčistil. Nakonec uložte vyčištěnou koláž při 4 stupních Celsia.
, že kolagen byl očištěn, kolagen, hydrogel může být vytvořen a naplněn buňky tvoří tkáňové inženýrství konstrukce. Nejprve důkladně promíchejte vyčištěný dermální kolagen v kuželové trubici. Poté přidejte buňky bezprostředně do roztoku kolagenu a položte je na led. Pipetujte ledově studenou směs do sterilního, nekultivovaného ošetřeného povrchu, aby se minimalizovalo připojení a růst buněk mimo kolagenový gel. Pro rovnoměrné rozložení roztoku použijte špičku pipety. Nechte gel polymerovat při pokojové teplotě po dobu přibližně 10 až 15 minut. Dále zakryjte gely a přesuňte je na inkubátor 37 stupňů Celsia po dobu dalších 60 minut, abyste dokončili polymeraci. Po polymeraci se gel změní na neprůhledný. Po polymeraci přidejte dva až tři mililitry média. Poté je naplněný hydrogel připraven k použití ve studiích tkáňové kultury.
Nyní, když jste se naučili, jak konstruovat kolagenové hydrogely, podívejme se na některé praktické aplikace těchto materiálů. Kolagenové hydrogely se často používají k napodobování nativní tkáně, jak je ukázáno zde. Změny v Organizaci kolagenových vláken však mohou nastat v přírodní tkáni. Výsledkem jsou zarovnané struktury. Výsledkem je, že upravené kolagenové matrice mohou být konstruovány v náhodných nebo zarovnaných konfiguracích. Kolagenové hydrogely se často používají jako tkáňové lešení pro vývoj umělých tkání. Poskytnutím přizpůsobené trojrozměrné struktury pro obývání buněk je kolagenová matrice následně reorganizována tak, aby napodobovala strukturu a funkci skutečné tkáně. Například, lešení může být sedět s osteoblasty, buňky zodpovědné za tvorbu kostí, reorganizovat do matrixu, aby se více podobají struktuře a funkci nativní kostní tkáně.
právě jste sledovali Úvod Jove do kolagenových hydrogelů. Nyní byste měli pochopit strukturu kolagenu, jak je izolován, a výrobu kolagenových hydrogelů kromě různých aplikací v oblasti bioinženýrství. Díky za sledování!
