Collageenhydrogels
Collageenhydrogels werken als een biologisch compatibele driedimensionale structuur, vergelijkbaar met die van inheems weefsel, die de ontwikkeling van kunstmatig Weefsel vergemakkelijkt. Collageen, het hoofdbestanddeel van deze gels, is een extracellulair matrixeiwit dat in bindweefsel wordt gevonden. En wordt gebruikt om hydrogels te fabriceren die 3D polymeernetwerken zijn die hoofdzakelijk uit water bestaan. Deze video introduceert de fysiologische rol van collageen, een procedure voor het isoleren en verwerken van collageen uit varkenshuid, de fabricage van hydrogels uit het gezuiverde eiwit, en tot slot enkele toepassingen voor het gebruik van deze collageenhydrogels.
binnen de extracellulaire matrix van bindweefsels zijn er specifieke cellen die verantwoordelijk zijn voor de meeste collageenproductie die fibroblasten worden genoemd. Deze cellen synthese lange, stijve, polypeptidekettingen. Die, worden geassembleerd in individuele drievoudige spiraalvormige geordende polymeren genoemd collageenmoleculen. Collageenmoleculen worden dan verder gebundeld in dikkere en grotere fibrillen. Die, dan nog verder gebundeld in grotere vezels om structurele integriteit aan de extracellulaire matrijs voor de diverse mechanische ladingen te verstrekken het kan ervaren. Verschillende configuraties van collageen worden geproduceerd volgens de mechanische behoeften van specifieke weefsels. Botweefsel, bijvoorbeeld, maakt gebruik van een zeer compacte intense netwerk van vezels om mechanische belastingen te weerstaan. Andere weefsels, zoals de darmwand, gebruiken echter een meer verspreide structuur. Eenmaal geëxtraheerd uit bindweefsel kan het collageenpolymeer worden gebruikt om verschillende materialen te creëren. Omdat collageen een hydrofiel polymeer is, is het zeer absorberend. Zo kan het een hydrogel vormen, een polymeernetwerk dat tot 90% water bevat. Deze polymeernetwerken worden gevormd door het crosslinken van individuele polymeerketens met behulp van verschillende methoden. Zoals chemische crosslinkers, warmte of UV-licht. De mate van crosslinking beïnvloedt de mechanische eigenschappen van de hydrogel. Zo kunnen deze materialen worden gebruikt in een breed scala van toepassingen. Nu de principes van collageen hydrogels zijn uitgelegd, laten we eens kijken naar hoe collageen wordt geëxtraheerd uit varkenshuid en gebruikt om een hydrogel te maken.
om met de verwerking van collageen uit een huidmonster te beginnen, eerst spoelen in ijskoud gedestilleerd water en dan ontharingscrème gebruiken voor het verwijderen van wol, bont of haar. Schraap het monster met een enkel snijdend scheermesje schoon van bindweefsel en vet en spoel het nogmaals af in ijskoud water. Snijd vervolgens het huidmonster in stukjes in centimeters kwadraat. Om het niet collagenous oplosbaar materiaal te verwijderen, weeg eerst 5 gram dermale vierkanten per 50 milliliter conische buis af en voeg dan 30 milliliter ijskoude 0,5 molair natriumacetaat toe aan elk monster. Meng de tubes vervolgens in een homogenisator. Gooi het supernatans na één minuut weg en meng de monsters opnieuw in meer ijskoude natriumacetaat gedurende in totaal zeven wascycli. Spoel na de laatste wasbeurt het monster in ijskoud gedestilleerd water en meng het nog een keer om het resterende natriumacetaat te verwijderen. Druk vervolgens het monster tegen de buis om overtollige vloeistof te verwijderen en breng elk verwerkt 5 gram huidmonster naar verse 50 milliliter conische buizen. Om het collageen te extraheren, was het monster tweemaal in 2 milliliter van .075 molair natriumcitraatbuffer per gram monster. Gooi de bovenstaande stoffen weg en druk de monsters samen na elke wasbeurt die eerder is aangetoond. Voeg na de tweede wasbeurt een vers aliquot natriumcitraatbuffer toe en voer vervolgens zes opeenvolgende agitatie-cycli uit zonder de buffer tussen elke cyclus te verwijderen. Breng nu de bovenstaande stoffen naar individuele opvangbuizen en voeg een extra milliliter van .075 molair natriumcitraatbuffer per gram monster vóór het uitvoeren van een laatste roercyclus. Centrifugeer vervolgens de bovenstaande vloeistof opnieuw in een centrifugaalfilter om het geëxtraheerde collageen te zuiveren. Bewaar tot slot de gezuiverde collage bij 4 graden Celsius.
nu het collageen is gezuiverd, kan een collageenhydrogel worden vervaardigd en met cellen worden gevuld om een weefselconstructie te vormen. Meng om te beginnen het gezuiverde huidcollageen grondig in een conische buis. Voeg vervolgens de cellen onmiddellijk toe aan de collageenoplossing en plaats het op ijs. Pipetteer het ijskoude mengsel in een steriele, niet Weefsel gecultiveerde behandelde, oppervlakte om de gehechtheid en de groei van cellen buiten het collageengel te minimaliseren. Gebruik een pipetpunt om de oplossing gelijkmatig uit te spreiden. Laat de gel ongeveer 10 tot 15 minuten polymeriseren bij kamertemperatuur. Bedek vervolgens de gels en verplaats ze naar een 37 graden Celsius incubator voor een extra 60 minuten om de polymerisatie te voltooien. Bij polymerisatie wordt de gel ondoorzichtig. Eenmaal gepolymeriseerd, voeg twee tot drie milliliter media toe. Dan is de bevolkte hydrogel klaar voor gebruik in weefselkweekstudies.
Nu u hebt geleerd hoe u collageenhydrogels construeert, laten we eens kijken naar enkele praktische toepassingen van deze materialen. Collageenhydrogels worden vaak gebruikt om inheems weefsel na te bootsen, zoals hier getoond. Echter, veranderingen in de collageenvezel organisatie kan optreden in natuurlijk weefsel. Resulterend in uitgelijnde structuren. Dientengevolge, kunnen de gebouwde collageenmatrices in willekeurige of uitgelijnde configuraties worden geconstrueerd. Collageenhydrogels worden vaak gebruikt als weefselsteigers voor de ontwikkeling van kunstmatige weefsels. Door een aangepaste driedimensionale structuur voor te bewonen cellen te verstrekken, wordt de collageenmatrijs vervolgens gereorganiseerd om de structuur en functie van echt weefsel na te bootsen. Bijvoorbeeld, kunnen de steigers met osteoblasten, de cellen worden gezet verantwoordelijk voor beenvorming, om de matrijs te reorganiseren om dichter op de structuur en de functie van inheems beenweefsel te lijken.
je hebt net Jove ‘ s introduction to collagen hydrogels gezien. U moet nu begrijpen collageenstructuur, hoe het is geïsoleerd, en de fabricage van collageenhydrogels in aanvulling op de verschillende toepassingen op het gebied van bio-engineering. Bedankt voor het kijken!
