小型製品生産用の球形ロータリーセル播種システム

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3001 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

完全に生物学的なヒト組織工学血管（TEBV）は、臨床使用のために以前に開発されました。 組織工学モデルは、疾患モデリングにおける貴重なツールであることも証明されています。 さらに、頭蓋内動脈瘤などの多因子血管病変の研究には、複雑な形状の TEBV が必要です。 この記事で報告された研究の主な目標は、完全に人間が分岐した小口径 TEBV を製造することでした。 新しい球状回転細胞播種システムの使用により、実行可能な in vitro 組織工学モデルに対する効果的かつ均一な動的細胞播種が可能になります。 このレポートでは、ランダムな球面 360° 回転を備えた革新的なシーディング システムの設計と製造について説明します。 カスタムメイドの播種チャンバーがシステム内に配置され、Y 字型のポリエチレン テレフタレート グリコール (PETG) 足場が保持されます。 細胞濃度、播種速度、インキュベーション時間などの播種条件は、PETG 足場に接着した細胞の数によって最適化されました。 この球状播種法は、動的播種や静的播種などの他のアプローチと比較され、PETG 足場上に均一な細胞分布が明確に示されています。 この使いやすい球状システムを使用すると、カスタムメイドの複雑な形状の PETG マンドレルにヒト線維芽細胞を直接播種することによって、完全に生物学的な分岐 TEBV 構築物も生成されます。 複雑な形状を持ち、再建された血管全体に沿って細胞分布が最適化された患者由来の小口径 TEBV の作製は、頭蓋内動脈瘤などのさまざまな血管疾患をモデル化する革新的な方法となる可能性があります。

近年の組織工学による血管移植の進歩は、血管疾患の治療や、これらの複雑な疾患を研究するための代替の in vitro モデルの提供に有望な臨床選択肢をもたらしています 1,2。 モデルの改良により、血管疾患の背後にある病理生物学をより深く理解するために、定義された遺伝的背景を持つ患者由来の組織工学血管 (TEBV) を作製することが可能になりました 3,4。 TEBV を生成するためのさまざまな技術が長年にわたって開発されてきましたが、それぞれ長所と短所があり、主に 3 つのカテゴリに分類できます：（1）製造された足場上に播種された細胞で作られた血管導管、（2）細胞シートで作られた血管導管エンジニアリングおよび (3) バイオプリンティング 5、6。 しかし、血管組織工学における課題の 1 つは依然として、細胞の播種、分布、組織化を改善して細胞を管状構造に均一に組み込むことです。 その結果、より単純な静的アプローチよりも動的細胞播種技術が確立されました 7、8、9。 さらに、三次元（3D）環境では、均質な組織リモデリングを促進し、細胞密度が高い領域での栄養素の競合を避けるために、細胞分布を均一に監視する必要があります10、11、12、13。 動的細胞播種の現状では、ロールボトルを使用し、管状構造物内に内皮細胞を灌流播種することで、線状 TEBV を簡単に作製できます。 しかし、これらは、外膜、中膜、および内膜から構成される、より複雑な形状の三層 TEBV の作製には理想的ではありません 4,14,15,16。

これまでに、紫外線 C 線 (UV-C) で前処理したポリエチレン テレフタレート グリコール (PETG) 上に播種した自己組織化直線状小口径血管の生成により、適切な細胞付着と最適化された細胞外マトリックス (ECM) 分泌が保証されることが示されています。組み立て14． 複雑な形状の TEBV を製造し、足場に沿った細胞播種を改善するために、効果的かつ均一な細胞分布を可能にするランダムな回転動作を備えた回転システムを開発しました。 ここでは、完全な 360° 回転を実行し、完全に生物学的分岐組織工学血管外膜 (TEBV-A) を生成できる革新的な回転播種システムの設計と製造について説明します。