Kollagenhydrogeler
Kollagenhydrogeler fungerer som en biologisk kompatibel tredimensionel struktur, der ligner den af nativt væv, hvilket letter udviklingen af Konstrueret væv. Kollagen, hovedkomponenten i disse geler, er et ekstracellulært matricsprotein, der findes i bindevæv. Og bruges til at fremstille hydrogeler, som er 3D-polymernetværk, der primært består af vand. Denne video vil introducere den fysiologiske rolle kollagen, en procedure til isolering og behandling af kollagen fra svineskind, fremstilling af hydrogeler fra det oprensede protein og endelig nogle applikationer til anvendelse af disse kollagenhydrogeler.
inden for den ekstracellulære matrice af bindevæv er der specifikke celler, der er ansvarlige for størstedelen af kollagenproduktion kaldet fibroblaster. Disse celler syntese lange, stive, polypeptidkæder. Som samles i individuelle tredobbelte spiralformede ordnede polymerer kaldet kollagenmolekyler. Kollagenmolekyler bundtes derefter yderligere i tykkere og større fibriller. Som derefter yderligere bundtes i større fibre for at tilvejebringe strukturel integritet til den ekstracellulære matrice for de forskellige mekaniske belastninger, den kan opleve. Forskellige konfigurationer af kollagen fremstilles i overensstemmelse med de mekaniske behov hos specifikke væv. Knoglevæv bruger for eksempel et meget kompakt intenst netværk af fibre for at modstå mekaniske belastninger. Imidlertid bruger andre væv, som tarmvæggen, en mere spredt struktur. Når den er ekstraheret fra bindevæv, kan kollagenpolymeren bruges til at skabe forskellige materialer. Fordi kollagen er en hydrofil polymer, er den meget absorberende. Således kan det danne en hydrogel, som er et polymernetværk, der holder op til 90% vand. Disse polymernetværk dannes ved tværbinding af individuelle polymerkæder ved anvendelse af forskellige metoder. Såsom kemiske tværbindere, varme eller UV-lys. Graden af tværbinding påvirker hydrogelens mekaniske egenskaber. Således gør det muligt at anvende disse materialer i en lang række applikationer. Nu hvor principperne for kollagenhydrogler er blevet forklaret, lad os se på, hvordan kollagen ekstraheres fra svineskind og bruges til at skabe en hydrogel.
for at begynde behandlingen af kollagen fra en dermal prøve skal du først skylle det i iskoldt destilleret vand og derefter bruge hårfjerningscreme til uld, pels eller hårfjerning. Brug et enkeltkantet barberblad til at skrabe prøven ren af bindevæv og fedt og skyl igen i iskoldt vand. Skær derefter hudprøven i centimeter kvadrerede stykker. For at fjerne det ikke-kollagenholdige opløselige materiale skal du først veje 5 gram dermale firkanter pr. 50 milliliter konisk rør og derefter tilsætte 30 ml iskold 0,5 mol natriumacetat til hver prøve. Bland derefter rørene i en bænk top homogenisator. Efter et minut kasseres supernatanten og blandes prøverne igen i mere iskoldt natriumacetat i i alt syv vaskecyklusser. Efter den sidste vask skylles prøven i iskoldt destilleret vand og blandes endnu en gang for at fjerne det resterende natriumacetat. Derefter komprimere prøven mod røret for at fjerne overskydende væske og overføre hver behandlet 5 gram dermal prøve til friske 50 milliliter koniske rør. For at ekstrahere kollagenet vaskes prøven to gange i 2 ml .075 molær natriumcitrat buffer pr gram prøve. Kassere supernatanterne og komprimere prøverne efter hver vask har tidligere vist. Efter den anden vask tilsættes en frisk alikvot natriumcitrat buffer, og udfør derefter seks sekventielle omrøringscyklusser uden at fjerne bufferen mellem hver cyklus. Overfør nu supernatanterne til individuelle opsamlingsrør og tilføj yderligere en milliliter .075 molær natriumcitrat buffer pr. gram prøve før udførelse af en endelig omrøringscyklus. Derefter centrifugeres supernatanten igen i en centrifugalfilterindretning for at rense det ekstraherede kollagen. Til sidst opbevares den rensede collage ved 4 grader Celsius.
nu hvor kollagenet er blevet oprenset, kan en kollagenhydrogel fremstilles og befolkes med celler for at danne en konstrueret vævskonstruktion. Til at begynde med blandes det rensede dermale kollagen grundigt i et konisk rør. Tilsæt derefter cellerne øjeblikkeligt til kollagenopløsningen og læg den på is. Pipette den iskold blanding i en steril, ikke-vævskultureret behandlet overflade for at minimere fastgørelsen og væksten af celler uden for kollagengelen. Brug en pipettespids til jævnt at sprede opløsningen. Lad gelen polymerisere ved stuetemperatur i cirka 10 til 15 minutter. Dæk derefter gelerne og flyt dem til en 37 grader Celsius inkubator i yderligere 60 minutter for at afslutte polymerisationen. Ved polymerisering bliver gelen uigennemsigtig. Når polymeriseret, tilsættes to til tre milliliter medier. Derefter er den befolkede hydrogel klar til brug i vævskulturstudier.
nu hvor du har lært at konstruere kollagenhydrogeler, lad os se på nogle praktiske anvendelser af disse materialer. Kollagenhydrogeler bruges ofte til at efterligne nativt væv, som vist her. Ændringer i kollagenfiberorganisationen kan dog forekomme i naturligt væv. Resulterer i justerede strukturer. Som et resultat kan konstruerede kollagenmatricer konstrueres i enten tilfældige eller justerede konfigurationer. Kollagenhydrogeler bruges ofte som vævsopstillinger til udvikling af kunstige væv. Ved at tilvejebringe en tilpasset tredimensionel struktur, som celler kan bebo, omorganiseres kollagenmatricen efterfølgende for at efterligne strukturen og funktionen af ægte væv. For eksempel kan stilladser sidde med osteoblaster, cellerne der er ansvarlige for knogledannelse, for at omorganisere matricen for mere at ligne strukturen og funktionen af nativt knoglevæv.
du har lige set Jove introduktion til collagen hydrogels. Du bør nu forstå kollagen struktur, hvordan det er isoleret, og fremstilling af kollagen hydrogeler ud over dens forskellige anvendelser i bioengineering felt. Tak for at se!
