Recent advancements in the electrospinning method enable the production of ultrafine solid and continuous fibers with diameters ranging from a few nanometers to a few hundred nanometers with controlled surface and morphological features. A wide range of biopolymers can be electrospun into mats with a specific fiber arrangement and structural integrity. These features of nanofiber mats are morphologically similar to the extracellular matrix of natural tissues, which are characterized by a wide pore diameter distribution, a high porosity, effective mechanical properties, and specific biochemical properties. This has resulted in various kinds of applications for polymer nanofibers in the field of biomedicine and biotechnology. The current emphasis of research is on exploiting these properties and focusing on determining the appropriate conditions for electrospinning various biopolymers for biomedical applications, including scaffolds used in tissue engineering, wound dressing, drug delivery, artificial organs, and vascular grafts, and for protective shields in specialty fabrics. This paper reviews the research on biomedical applications of electrospun nanofibers.
Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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2003.10b
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pp.55-58
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2003
Segmented polyurethanes have been widely used for various commercial and experimental blood-contacting and tissue-contacting applications such as vascular prostheses, blood pumps, heart valves, pacemaker lead wire insulation, catheters, artificial hearts, and cardiac assist devices due to their generally favorable physical and mechanical properties, as well as fairly good biocompatibility and antithrombogenicity characteristics. (omitted)
Materials currently used as an injectable bulking agent in the dermatologic and urologic fields revealed several drawbacks such as particles migration, inflammatory reaction, allergic reaction, rapid volume shrinkage, and necessity of a donor site. In this study, we have developed injectable biomaterial comprising poly (DL- lactide-co-glycolide)(PLGA) and hyaluronic acid gel to overcome these problems. PLGA is a biocompatible synthetic material and hyaluronic acid is a common substance found in living organisms. We examined the feasibility of injection through needle and tested biocompatibility in animal model. After transplantation, injected sites and distant organs were examined histologically to verify a new tissue formation, inflammation, and particles migrations. Injected volume was maintained approximately 80 percent for 2 months. Results demonstrated that the developed material was injectable through various gauges of needles and induced a new bulking tissue formation without serious inflammatory reaction.
Clustered regulatory interspaced short palindromic repeats (CRISPR) in association with CRISPR-associated protein (Cas) is an adaptive immune system, playing a pivotal role in the defense of bacteria and archaea. Ease of handling and cost effectiveness make the CRISPR-Cas system an ideal programmable nuclease tool. Recent advances in understanding the CRISPR-Cas system have tremendously improved its efficiency. For instance, it is possible to recapitulate the chronicle CRISPR-Cas from its infancy and inaugurate a developed version by generating novel variants of Cas proteins, subduing off-target effects, and optimizing of innovative strategies. In summary, the CRISPR-Cas system could be employed in a number of applications, including providing model systems, rectification of detrimental mutations, and antiviral therapies.
Lim, Kitaek;Park, Soo Hyun;Kim, Jangho;SeonWoo, Hoon;Choung, Pill-Hoon;Chung, Jong Hoon
Journal of Biosystems Engineering
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v.38
no.1
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pp.55-63
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2013
Purpose: The present study aimed at image processing methods for automatic cell pattern recognition and morphological analysis for tissue engineering applications. The primary aim was to ascertain the novel algorithm of adaptive brightness correction from microscopic images for use as a potential image analysis. Methods: General microscopic image of cells has a minor problem which the central area is brighter than edge-area because of the light source. This may affect serious problems to threshold process for cell-number counting or cell pattern recognition. In order to compensate the problem, we processed to find the central point of brightness and give less weight-value as the distance to centroid. Results: The results presented that microscopic images through the brightness correction were performed clearer than those without brightness compensation. And the classification of mixed cells was performed as well, which is expected to be completed with pattern recognition later. Beside each detection ratio of hBMSCs and HeLa cells was 95% and 92%, respectively. Conclusions: Using this novel algorithm of adaptive brightness correction could control the easier approach to cell pattern recognition and counting cell numbers.
Since it was reported that the unusual amino acid DOPA in synergy with lysine and histidine residues found in mussel adhesive proteins plays a pivotal role in mussel adhesion in underwater environments, there has been a burgeoning development of various catecholamines-based adhesives for biomedical applications. Among these, catechol-conjugated chitosan, containing catecholamine, featuring multiple catechol groups within its aminerich chitosan backbone, has found versatile utility in fields, such as tissue adhesion, wound dressing, tissue healing, hemostats, drug delivery systems, and tissue engineering scaffolds. Significantly, chitosan-catechol is a mussel-inspired material approved by both US Food and Drug Administration (FDA) and KR Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) for its effectiveness in hemostasis. This review focuses on 1) general aspects of catechol-conjugated chitosan, highlighting catechol group integration into chitosan backbones, 2) examination of proposed mechanisms of hemostasis, and 3) exploration of diverse physical forms, including solution, hydrogels, patches, and thin films with practical applications inapplicable to hemostasis.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.6
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pp.142-148
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2015
3D printing technology is a promising technique for fabricating complex 3D architectures based on the CAD/CAM system, and it has been extensively investigated to manufacture structures in the fields of mechanical engineering, space technology, automobiles, and biomedical and electrical applications. Recent advances in the 3D printing of soft structures have received attention for the application of the construction of flexible sensors of soft robotics or the recreation of tissue/organ-specific microenvironments. In this review paper, we would like to focus on delivering state-of-the-art fabrication of soft structures with 3D printing technology and its various applications.
Biopolymer-based materials recently have garnered considerable interest as they can decrease dependency on fossil fuel. Biopolymers are naturally obtainable macromolecules including polysaccharides, polyphenols, polyesters, polyamides, and proteins, that play an important role in biomedical applications such as tissue engineering, regenerative medicine, drug-delivery systems, and biosensors, because of their inherent biocompatibility and biodegradability. However, the insolubility of unmodified biopolymers in most organic solvents has limited the applications of biopolymer-based materials and composites. Ionic liquids (ILs) are good solvents for polar organic, nonpolar organic, inorganic and polymeric compounds. Biopolymers such as cellulose, chitin/chitiosan, silk, and DNA can be fabricated from ILs into films, membranes, fibers, spheres, and molded shapes. Various biopolymer/biopolymer and biopolymer/synthetic polymer composites also can be prepared by co-dissolution of polymers into IL mixtures. Heparin/biopolymer composites are especially of interest in preparing materials with enhanced blood compatibility.
The in vitro construction of osteo-articular large implants combining biomaterials and cells is of great interest since these tissues have limited regeneration capability. But the development of such organoids is particularly challenging, especially in the later time of the culture, when the extracellular matrix has almost filled the initial porous network. The fluid flow needed to efficiently perfuse the sample can then not be achieved using only the hydraulic driving force. In this paper, we investigate the interest of using an electric field to promote mass transport through the scaffold at the late stage of the culture. Based on the resolution of the electrokinetics equations, this study provides an estimation of the necessary electric driving force to reach a sufficient oxygen perfusion through the sample, thus analyzing the feasibility of this concept. The possible consequences of such electric fields on cellular activities are then discussed.
Controlling cell-matrix interactions is critical in regulating cell phenotypes for tissue engineering applications. Cellular adhesion to synthetic extracellular matrices (ECMs) can be enhanced by introduction of adhesion ligands to the matrices. We tested the hypothesis that biophysical cues such as ligand organization in synthetic ECMs play an important role in modulating cell responses to the microenvironment. To investigate and monitor cell-matrix interactions, we used a fluorescence resonance energy transfer (FRET) technique with cell-interactive polymers generated by conjugating a peptide with the sequence of arginine-glycine-aspartic acid (RGD) to alginate hydrogels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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