Kollagenhydrogeler
Kollagenhydrogeler fungerar som en biologiskt kompatibel tredimensionell struktur, liknande den hos nativ vävnad, vilket underlättar utvecklingen av konstruerad vävnad. Kollagen, huvudkomponenten i dessa geler, är ett extracellulärt matrisprotein som finns i bindväv. Och används för att tillverka hydrogeler som är 3D-polymernätverk som huvudsakligen består av vatten. Denna video kommer att introducera kollagenens fysiologiska roll, ett förfarande för isolering och bearbetning av kollagen från svinhud, tillverkning av hydrogeler från det renade proteinet och slutligen några applikationer för användning av dessa kollagenhydrogeler.
inom den extracellulära matrisen av bindväv finns specifika celler som ansvarar för majoriteten av kollagentillverkning som kallas fibroblaster. Dessa celler syntes långa, styva, polypeptidkedjor. Som, monteras i enskilda trippel spiralformade ordnade polymerer som kallas kollagenmolekyler. Kollagenmolekyler buntas sedan vidare i tjockare och större fibriller. Som sedan buntas ytterligare i större fibrer för att ge strukturell integritet till den extracellulära matrisen för de olika mekaniska belastningarna som den kan uppleva. Olika konfigurationer av kollagen produceras enligt de mekaniska behoven hos specifika vävnader. Benvävnad använder till exempel ett mycket kompakt intensivt nätverk av fibrer för att motstå mekaniska belastningar. Men andra vävnader, som tarmväggen, använder en mer dispergerad struktur. En gång extraherad från bindväv kan kollagenpolymeren användas för att skapa olika material. Eftersom kollagen är en hydrofil polymer är den mycket absorberande. Således kan den bilda en hydrogel, som är ett polymernätverk som rymmer upp till 90% vatten. Dessa polymernätverk bildas genom tvärbindning av enskilda polymerkedjor med användning av olika metoder. Såsom kemiska tvärbindare, värme eller UV-ljus. Graden av tvärbindning påverkar hydrogelens mekaniska egenskaper. Således möjliggör dessa material att användas i ett brett spektrum av applikationer. Nu när principerna för kollagenhydrogeler har förklarats, låt oss ta en titt på hur kollagen extraheras från svinhud och används för att skapa en hydrogel.
för att påbörja behandlingen av kollagen från ett dermalt prov, skölj det först i iskallt destillerat vatten och använd sedan hårborttagningskräm för ull, päls eller hårborttagning. Med hjälp av en enda kantad rakblad, skrapa provet ren av bindväv och fett, och skölj en gång i iskallt vatten. Skär sedan hudprovet i centimeter kvadrerade bitar. För att avlägsna det icke kollagenösa solubiliserade materialet, väg först ut 5 gram dermala kvadrater per 50 ml koniskt rör och tillsätt sedan 30 ml iskall 0,5 Molar natriumacetat till varje prov. Blanda sedan rören i en bänkhomogenisator. Efter en minut kassera supernatanten och blanda proverna igen i mer iskall natriumacetat för totalt sju tvättcykler. Efter den sista tvätten sköljer du provet i iskallt destillerat vatten och blandar det en gång till för att avlägsna resterande natriumacetat. Komprimera sedan provet mot röret för att avlägsna överskottsvätska och överföra varje bearbetat 5 gram dermalt prov till färska 50 ml koniska rör. För att extrahera kollagenet tvätta provet två gånger i 2 ml .075 Molar natriumcitratbuffert per gram prov. Kassera supernatanterna och komprimera proverna efter att varje tvätt tidigare har visat. Efter den andra tvätten, tillsätt en ny alikvot av natriumcitratbuffert och utför sedan sex sekventiella omrörningscykler utan att ta bort bufferten mellan varje cykel. Överför nu supernatanterna till enskilda uppsamlingsrör och tillsätt ytterligare en milliliter .075 Molar natriumcitratbuffert per gram prov innan du utför en slutlig omrörningscykel. Centrifugera sedan supernatanten igen i en centrifugalfilteranordning för att rena det extraherade kollagenet. Slutligen lagra det renade collaget vid 4 grader Celsius.
nu när kollagenet har renats kan en kollagenhydrogel tillverkas och befolkas med celler för att bilda en konstruerad vävnadskonstruktion. För att börja, blanda det renade dermala kollagenet noggrant i ett koniskt rör. Lägg sedan cellerna omedelbart till kollagenlösningen och placera den på is. Pipettera den iskalla blandningen till en steril, icke-vävnads odlad behandlad yta för att minimera fastsättning och tillväxt av celler utanför kollagengelen. Använd en pipettspets för att jämnt sprida lösningen. Låt gelen polymerisera vid rumstemperatur i cirka 10 till 15 minuter. Därefter täcker du gelerna och flyttar dem till en inkubator på 37 grader Celsius i ytterligare 60 minuter för att avsluta polymerisationen. Vid polymerisation blir gelen ogenomskinlig. När du har polymeriserat, tillsätt två till tre milliliter media. Då är den befolkade hydrogelen redo att användas i vävnadsodlingsstudier.
nu när du har lärt dig att konstruera kollagenhydrogeler, låt oss titta på några praktiska tillämpningar av dessa material. Kollagenhydrogeler används ofta för att efterlikna nativ vävnad, som visas här. Förändringar i kollagenfiberorganisationen kan dock förekomma i naturlig vävnad. Resulterar i inriktade strukturer. Som ett resultat kan konstruerade kollagenmatriser konstrueras i antingen slumpmässiga eller inriktade konfigurationer. Kollagenhydrogeler används ofta som vävnadsställningar för utveckling av konstgjorda vävnader. Genom att tillhandahålla en anpassad tredimensionell struktur för celler att bebo, omorganiseras kollagenmatrisen därefter för att efterlikna strukturen och funktionen hos verklig vävnad. Till exempel kan ställningar sitta med osteoblaster, cellerna som är ansvariga för benbildning, för att omorganisera matrisen för att mer likna strukturen och funktionen hos nativ benvävnad.
du har just sett joves introduktion till kollagenhydrogeler. Du bör nu förstå kollagenstrukturen, hur den isoleras och tillverkningen av kollagenhydrogeler utöver dess olika tillämpningar inom bioteknikområdet. Tack för att du tittade!
