Kollageenihydrogeelit
Kollageenihydrogeelit toimivat biologisesti yhteensopivana kolmiulotteisena rakenteena, joka muistuttaa alkuperäisen kudoksen rakennetta, mikä helpottaa muokatun kudoksen kehittymistä. Kollageeni, näiden geelien pääkomponentti, on solunulkoinen matriisiproteiini, joka löytyy sidekudoksesta. Ja käytetään valmistamaan hydrogeelit, jotka, ovat 3D polymeeri verkot koostuu pääasiassa vedestä. Tällä videolla esitellään kollageenin fysiologinen rooli, menettely kollageenin eristämiseksi ja käsittelemiseksi sian ihosta, hydrogeelien valmistus puhdistetusta proteiinista ja lopuksi joitakin sovelluksia näiden kollageenivetyjen käyttöön.
sidekudosten solunulkoisessa matriisissa on erityisiä soluja, jotka vastaavat valtaosasta kollageenin valmistuksesta eli fibroblasteista. Nämä solut synnyttävät pitkiä, jäykkiä polypeptidiketjuja. Jotka on koottu yksittäisiksi kolmoiskierteisiksi järjestetyiksi Polymeereiksi, joita kutsutaan Kollageenimolekyyleiksi. Kollageenimolekyylit niputetaan edelleen paksummiksi ja suuremmiksi Fibrilleiksi. Jotka sitten vielä niputetaan suurempiin kuituihin, jotta solunulkoinen matriisi säilyy rakenteellisena eri mekaanisille kuormituksille, joita se voi kokea. Kollageenin eri kokoonpanot tuotetaan tiettyjen kudosten mekaanisten tarpeiden mukaan. Luukudos esimerkiksi hyödyntää erittäin tiivistä tiivistä kuituverkostoa kestääkseen mekaanista kuormitusta. Muut kudokset, kuten suolen seinämä, käyttävät kuitenkin hajanaisempaa rakennetta. Kun uutetaan sidekudoksesta kollageenipolymeeria voidaan käyttää erilaisten materiaalien luomiseen. Koska kollageeni on hydrofiilinen polymeeri, se on erittäin imukykyinen. Näin se voi muodostaa hydrogeelin, joka on polymeeriverkosto, johon mahtuu jopa 90% vettä. Nämä polymeeriverkot muodostetaan ristisitomalla yksittäisiä polymeeriketjuja eri menetelmillä. Kuten kemialliset ristilinkerit, lämpö tai UV-valo. Ristisiteen aste vaikuttaa hydrogeelin mekaanisiin ominaisuuksiin. Näin mahdollistaen näiden materiaalien käytön monenlaisissa sovelluksissa. Nyt kun kollageenivetyjen periaatteet on selitetty, katsotaan, miten kollageeni uutetaan sian ihosta ja käytetään hydrogeelin luomiseen.
jos haluat aloittaa kollageenin käsittelyn ihonäytteestä, huuhtele se ensin jääkylmässä tislatussa vedessä ja käytä sitten ihokarvoja poistavaa voidetta villan, Turkin tai karvojen poistoon. Kaavi näyte yhdellä teräisellä partakoneen terällä puhtaaksi sidekudoksesta ja rasvasta ja huuhtele vielä kerran jääkylmässä vedessä. Viipaloi sitten ihonäyte senttimetreiksi neliönmuotoisiksi paloiksi. Poistaaksesi ei-kollageenisen liuotetun materiaalin, punnitse ensin 5 grammaa ihon neliöitä 50 millilitraa kohti kartiomainen putki ja lisää sitten 30 millilitraa jääkylmää 0,5 molaarista natriumasetaattia kuhunkin näytteeseen. Sekoita sitten putket penkkihomogenisaattorissa. Yhden minuutin kuluttua supernatantti heitetään pois ja näytteet sekoitetaan uudelleen jääkylmään natriumasetaattiin yhteensä seitsemän pesukerran ajan. Viimeisen pesun jälkeen näyte huuhdellaan jääkylmässä tislatussa vedessä ja sekoitetaan vielä kerran natriumasetaatin jäännöksen poistamiseksi. Tämän jälkeen näyte puristetaan putkea vasten ylimääräisen nesteen poistamiseksi ja jokainen käsitelty 5 gramman ihonäyte siirretään tuoreeseen 50 millilitran kartiomaiseen putkeen. Uuttamiseksi kollageeni pestään näyte kahdesti 2 millilitraa .075 moolinatriumsitraattipuskuria näytekilogrammaa kohti. Supernatantit on hävitettävä ja näytteet pakattava jokaisen aiemmin osoitetun pesun jälkeen. Toisen pesun jälkeen lisätään tuore määrä natriumsitraattipuskuria ja tehdään sen jälkeen kuusi peräkkäistä sekoitussykliä poistamatta puskuria kunkin pesusyklin välillä. Siirrä supernatantit yksittäisiin keräysputkiin ja lisää yksi millilitra lisää .075 moolinatriumsitraattipuskuri grammassa näytettä ennen viimeisen ravistelusyklin suorittamista. Seuraavaksi supernatantti sentrifugoidaan uudelleen keskipakoisuodattimeen uutetun kollageenin puhdistamiseksi. Säilytä lopuksi puhdistettu kollaasi 4 asteessa.
nyt kun kollageeni on puhdistettu, kollageenihydrogeeli voidaan valmistaa ja asuttaa soluilla muokatuksi kudosrakenteeksi. Aluksi sekoitetaan huolellisesti puhdistettu ihon kollageeni kartiomaisessa putkessa. Lisää sitten solut välittömästi kollageeniliuokseen ja aseta se jäihin. Pipetoidaan jääkylmä seos steriiliin, ei-kudosviljeltyyn käsiteltyyn pintaan kollageenigeelin ulkopuolella olevien solujen kiinnittymisen ja kasvun minimoimiseksi. Levitä liuos pipetin kärjellä tasaisesti. Anna geelin polymeroitua huoneenlämmössä noin 10-15 minuuttia. Seuraavaksi peitä geelit ja siirrä ne 37-asteiseen inkubaattoriin vielä 60 minuutiksi polymeroinnin lopettamiseksi. Polymeroituessa geeli muuttuu läpinäkymättömäksi. Kun polymeroitu, lisää kaksi-kolme millilitraa väliainetta. Sitten asuttu hydrogeeli on valmis käytettäväksi kudosviljelytutkimuksissa.
nyt kun olet oppinut rakentamaan kollageenivetyjä, Tarkastellaanpa joitakin näiden materiaalien käytännön sovelluksia. Kollageenivetyjä käytetään usein matkimaan alkuperäistä kudosta, kuten tässä on esitetty. Kollageenikuitujen organisaatiossa voi kuitenkin tapahtua muutoksia luonnollisessa kudoksessa. Tuloksena yhdenmukaiset rakenteet. Tämän seurauksena suunnitellut kollageenimatriisit voidaan konstruoida joko satunnaisissa tai kohdistetuissa konfiguraatioissa. Kollageenivetyjä käytetään usein kudostelineinä keinotekoisten kudosten kehittämisessä. Tarjoamalla soluille räätälöidyn kolmiulotteisen rakenteen kollageenimatriisi organisoidaan myöhemmin jäljittelemään todellisen kudoksen rakennetta ja toimintaa. Esimerkiksi tukiranka voidaan sijoittaa osteoblastien, luun muodostumisesta vastaavien solujen, kanssa matriisin uudelleenjärjestämiseksi, jotta se muistuttaisi paremmin alkuperäisen luukudoksen rakennetta ja toimintaa.
olet juuri katsonut joven johdannon kollageenivetyihin. Sinun pitäisi nyt ymmärtää kollageenin rakenne, miten se on eristetty, ja valmistus kollageenin hydrogeelit lisäksi sen eri sovelluksia biotekniikan alalla. Kiitos katselusta!
