소형 생산을 위한 구형 회전 셀 파종 시스템

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3001(2023) 이 기사 인용

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완전히 생물학적인 인간 조직 공학 혈관(TEBV)은 이전에 임상용으로 개발되었습니다. 조직 공학 모델은 질병 모델링에서도 유용한 도구임이 입증되었습니다. 더욱이, 두개내 동맥류와 같은 다인성 혈관 병리학을 연구하기 위해서는 복잡한 기하학 TEBV가 필요합니다. 이 기사에 보고된 작업의 주요 목표는 완전히 인간 분기형 소구경 TEBV를 생산하는 것이었습니다. 새로운 구형 회전 세포 파종 시스템을 사용하면 실행 가능한 체외 조직 공학 모델에 대한 효과적이고 균일한 동적 세포 파종이 가능합니다. 이 보고서에서는 무작위 구형 360° 회전을 갖춘 혁신적인 파종 시스템의 설계 및 제작에 대해 설명합니다. 맞춤형 파종 챔버는 시스템 내부에 배치되며 Y자형 PETG(폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜) 지지체를 고정합니다. 세포 농도, 파종 속도 및 배양 시간과 같은 파종 조건은 PETG 지지체에 부착된 세포 수를 통해 최적화되었습니다. 이 구형 파종 방법은 동적 및 정적 파종과 같은 다른 접근법과 비교되었으며 PETG 지지체에서 균일한 세포 분포를 명확하게 보여줍니다. 이 사용하기 쉬운 구형 시스템을 통해 완전히 생물학적으로 분기된 TEBV 구조물은 맞춤형 복잡한 기하학적 구조의 PETG 맨드릴에 인간 섬유아세포를 직접 파종하여 생산되었습니다. 재구성된 혈관 전체를 따라 복잡한 기하학적 구조와 최적화된 세포 분포를 갖춘 환자 유래 소구경 TEBV의 생산은 두개내 동맥류와 같은 다양한 혈관 질환을 모델링하는 혁신적인 방법이 될 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 조직 공학 혈관 이식편의 발전은 혈관 질환 치료를 위한 유망한 임상 옵션을 제시하거나 이러한 복잡한 질환을 연구하기 위한 대체 시험관 모델을 제공합니다1,2. 모델 개선을 통해 이제 정의된 유전적 배경을 가진 환자 유래 조직 공학 혈관(TEBV)을 생산하여 혈관 질환 뒤에 있는 병리생물학을 더 잘 이해하는 것이 가능해졌습니다3,4. TEBV를 생성하는 다양한 기술이 수년에 걸쳐 개발되었으며 각각 장단점이 있으며 세 가지 주요 범주로 분류될 수 있습니다. (1) 제조된 지지체에 시드된 세포로 만든 혈관 도관, (2) 세포 시트로 만든 혈관 도관 엔지니어링 및 (3) 바이오프린팅5,6. 그러나 혈관 조직 공학의 과제 중 하나는 여전히 세포 파종, 분포 및 조직을 개선하여 세포를 관형 구조에 균일하게 통합하는 것입니다. 결과적으로, 동적 세포 파종 기술은 단순한 정적 접근법을 통해 확립되었습니다. 또한, 3차원(3D) 환경에서는 균일한 조직 리모델링을 촉진하고 세포 밀도가 높은 영역에서 영양분 경쟁을 피하기 위해 균일하게 모니터링되는 세포 분포가 필요합니다10,11,12,13. 동적 세포 시딩의 현재 상태에서는 롤 병을 사용하고 관형 구조에서 내피 세포를 관류 시딩하여 선형 TEBV를 쉽게 생산할 수 있습니다. 그러나 이는 외막, 매체 및 내막막4,14,15,16으로 구성된 보다 복잡한 형상의 3중 TEBV 생산에 이상적이지 않습니다.

이전에는 자외선 C 광선(UV-C)으로 전처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)에 시드된 자가 조립 선형 소구경 혈관의 생산이 적절한 세포 부착과 최적화된 세포외 기질(ECM) 분비를 보장하는 것으로 나타났습니다. 조립14. 복잡한 기하학적 구조를 가진 TEBV를 생산하고 스캐폴드를 따라 세포 파종을 개선하기 위해 우리는 효과적이고 균일한 세포 분포를 가능하게 하는 무작위 회전 운동을 갖춘 회전 시스템을 개발했습니다. 우리는 여기에서 완전한 360° 회전을 수행하고 완전히 생물학적 분지형 조직 공학 혈관 외막(TEBV-A)을 생성할 수 있는 혁신적인 회전식 파종 시스템의 설계 및 제작에 대해 설명합니다.