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Articles by Christopher Moraes in JoVE
JoVE Bioengineering
기계 다이나믹 셀 문화 Microfabricated 플랫폼
1Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Toronto, 2Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering, University of Toronto, 3Faculty of Dentistry, University of Toronto
이 프로토콜에서는, 우리는 기술의 기반이되는 수직 전이 게시물의 마이크로 액추에이터 어레이의 제조 방법 및이 기본 기술이 모두 2 차원 입체 문화에 높은 처리량 기계 역동적인 세포 배양을 실시하도록 수정할 수 있습니다을 증명 패러다임.
Other articles by Christopher Moraes on PubMed
폴리우레탄 문화 기판 Poly(dimethylsiloxane) Microdevices 통합
Poly(dimethylsiloxane) (PDMS)-정확 하 게 제어 microenvironmental 자극에, 화학, 기계 요소, 매트릭스 등 세포 반응의 신속 하 고 높은 처리량 평가 사용 하는 기반으로 microdevices. 그러나 문화 기판으로 PDMS 사용 하 여 장기 문화 하는 걸로 하 고 셀 응답에 상당한 영향을 줄 수 있습니다. 여기 우리가 사용 microdevices 대체 기판에 장기 세포 반응의 탐사 폴리우레탄 (PU), 공부 하 고 임상 관련 biomaterial PDMS 다층 제작 프로세스에 통합 하는 방법을 설명 합니다. 세포 배양에 대 한 이러한 하이브리드 microdevices 유틸리티를 설명 하기 위해 우리는 초기 세포 접착, 셀, 확산 및 유지 보수 PU 및 PDMS 기판에 단백질 패턴의 비교. 초기 세포 접착 및 3 일 후 확산 셀 콜라겐 코팅 PDMS와 우 레 탄 기판 (또는 콜라겐 코팅 하지 않고), 하지만 네이티브 PDMS 기판에 현저 하 게 낮은 사이 비교 했다. 그러나, 더 이상 문화 기간에 대 한 (> 또는 = 6 일), 세포 확산과 우 레 탄 기판에 접착 단백질은 PDMS 기판, 그리고 조직 문화 취급 폴리스 티 렌에 비교 보다 훨씬 더 나은. 따라서, microdevices에서 일반 폴리우레탄 기판 사용 장기 세포 배양을 PDMS 기판에 가능한 것 보다 수 있습니다. 일반적으로,이 기술은 PDMS를 사용 하 여 microdevice 제조의 장점을 유지 하면서 대체, 관련 생체 재료의 사용을 촉진 하 여 영향 및 microdevice 기반 연구의 적용 가능성을 개선할 수 있습니다.
Micropatterned Biomaterial 배열의 높은 처리량 Unconfined 압축 ﹙ 플랫폼
휴대 전화 응답에 대 한 높은 처리 심사 기법 들은 생체 조건 환경에는 많은 스크린 된 매개 변수를 셀룰러 응답 변조 표시 되었습니다 여러 가지 요인에 대 한 계정 수 하 고. 3 차원 생체 재료 및 활성 기계적 자극 문화는 이러한 두 가지 요인. 이 작품에서 우리는 동시에 순환, 강한 기계적인 힘의 범위 셀 micropatterned 생체 재료의 배열에 적용 수 있는 다목적 ﹙ 장치에 이러한 microenvironmental 매개 변수를 통합. 여기 개발 제조 기술을 복잡 한 다층된 고분자 microdevices에서 3 차원 문화 시스템 통합에 광범위 하 게 적용 됩니다. 6%에서 26%에 이르기까지 압축 변종 biomaterial 배열에 걸쳐 동시에 달성 했다. 이 기술 최초로 시연으로 핵과 세포 변형 적용 된 압축에 대 한 응답에서 C3H10T1/2 마우스 중간 엽 줄기 세포 poly(ethylene glycol) hydrogels 캡슐화에 평가 되었다. Biomaterial, 세포, 핵 변형 관련 비 선형으로 했다. 파라메트릭 유한 요소 시뮬레이션 이런이 현상을 hydrogel 매트릭스 및 캡슐화 된 세포와 핵의 고 압축 증가와 매트릭스의 스트레인 스티프닝 하 간의 상대적인 강성 차이 때문 이었습니다 제안 했다. 이 복잡 한 기계 상호 작용 사이 세포와 생체 재료 추가 높은 처리량 방법 3 차원 문화에 기계적으로 활성 실험을 실시의 필요성을 강조 한다.
﹙ 주기적 기판 변형 세포 반응의 높은 처리량 검열에 대 한 배열
기계적인 힘 세포 기능 조절에 중요 한 역할을 하 고 휴대 전화 microenvironment에 다른 요인에 대 한 셀룰러 응답 변조 표시 되었습니다. 현재, 아니 기술을 휴대 전화 기능에 다양 한 균일 한 기계적 힘의 효과 대 한 신속 하 게 화면에 존재합니다. 이 작품에서 우리는 개발과 소설 ﹙ 배열 부착 한 세포의 작은 인구를 15 %2에서 크기에 이르기까지 주기적 equibiaxial 기판 긴장을 동시에 적용 가능한 것이 특징. 배열이 목적과 동시에 다양 한 기판 변형 필드와 크기를 생성할 수 있습니다. Combinatorially 세포 microenvironment의 다른 mechanobiological culture 매개 변수를 조작 하는 디자인을 확장할 수 있습니다. 이 기술 최초로 시연으로 배열 equibiaxial 기계적 변형 심장 밸브 엽 뿌리 세포에 정식 Wnt/베타-catenin 신호 통로의 활성화에 효과 확인 사용 되었다. Mechanobiological 심사를 높은 처리량 이렇게 부담 규모 및 베타-catenin 핵 축적을 통제 자극의 기간 사이 소설 co-dependence 식별을 사용할 수 있습니다. 더 일반적으로,이 다재 다능 한 플랫폼 mechanobiology, 조직 공학, pathobiology 분야에서 광범위 한 적용 가능성은 있다.
단일 셀 증 착 및 패터 닝 로봇 시스템
전통과 신흥 생물 학적 문화 시스템에 단일 셀 조작 하는 방법을 통합 하는 것은 도전적 이다. 단일 셀 연구 ﹙ 장치 특히 자주 장치 표면에 특정 문화 사이트에 공간적 위치를 셀 필요 합니다. 이 종이 선택 장소 단일 셀의 위치에 대 한 로봇 micromanipulation 시스템을 제공 합니다. 컴퓨터 비전 및 모션 제어 알고리즘을 통합 하 여 시스템 시각적으로 실시간으로 셀을 추적 하 고 정확 하 게 단일 셀을 선택할 원하는 기판에 전송 하 고 지정된 된 위치에서 보증금을 동시에 여러 위치 확인 장치를 제어 합니다. 전통적인 유리 micropipette 사용 하 고 전체 및 부분 셀 포부 기술을 단일 셀 조작 조사. 15 초 셀 및 95%의 성공률의 작업 속도 결과 부분적으로 셀을 하기. 반면, 전체 셀 포부 메서드 셀 당 30 초 필요 하 고 80%의 성공률을 달성. 여러 셀 형식을 사용 하 여 전통적인 기판 및 오픈 탑 ﹙ 장치 장치 디자인을 수정 하지 않고도이 로봇 조작 기술의 광범위 한 적용 가능성 보여 줍니다. 또한, 우리가 단일 셀 캡처 ∼80 %에서 100%의 효율을 개선 하기 위해 설립된 병렬 셀 조작 기술 함께에서 직렬 증 착 공정이 사용. 로봇을 이용한 micromanipulation 시스템을 사용 하 여 기판에 단일 셀 위치를 표준 단일 셀 처리 및 조작 기술과 관련 된 단점 중 일부를 제거 하는 단일 셀 연구에 대 한 효과적인 독립 실행형 또는 지지 기술을 보여 줍니다.
(마이크로) 기계 Microenvironment 관리
기계적인 힘 세포 microenvironment의 중요 한 구성 요소와 in vivo 세포 프로세스 운전에 중추적인 역할을 담당할. 휴대 전화 응답 기계적인 힘을 부 도전, "간단한" 기계적 자극 체 외 세포 microenvironment에 여러 개의 상호 의존적인 변화를 발생할 수 있습니다. 이러한 자극에는 고체 변형, 유체 흐름, 변경 된 물리적, 화학적 표면 기능, 생물 학적 문화 시스템의 다양 한 상호 작용 구성 요소 사이의 부하의 복잡 한 전송 등이 있습니다. 활성 기계적 및 생화학 적인 생성 하는 내부 세력에 이러한 자극에 셀의 응답, 세포 구조를 다시 구성 하 고 시작 셀 운명 지정 하 고 주변 환경 추가 개장 하는 세포내 신호 세포 응답 기계적인 힘으로 복잡. 또한, 셀 기계적인 힘, 재료, 화학 물질, 표면 특징, 행렬 속성 및 기타 이펙터의 조합 비 선형 응답을 제공합니다. 이러한도 전에 Microtechnology 기반 접근 자극 매개 변수; 디 커플링에 의해 세포 행동의 기계적 특성에 대 한 주요 통찰력을 얻을 수 있습니다. 복합 자극;의 조합으로 제어할 수 그리고 체계적으로 휴대 전화 응답 조사를 실험 처리량 증가. 이 중요 한 검토에서 우리는 간단히 셀;의 기계적 자극에 내재 된 복잡 한 논의 설문 하 고 비판적으로 평가 실험 mechanobiology; 분야에서 현재 microtechnologies의 응용 프로그램 이러한 도구를 사용 하 여 셀과 환경 간의 기계적 상호 작용의 깊은 이해를 얻을 기회와 가능성을 탐구 하 고.
장기에-칩: 한정된 Microdevices에 초점
Microengineering 기술 발전 다양 한 기존의 기술로 가능한 되지 않았을 것 이라고 하는 생명 과학에 대 한 통찰력을 활성화 했습니다. Microenvironments 생체 조건 기관 시스템을 시뮬레이션 하는 엔지니어링 제공할 수 있습니다 셀룰러 기초에 중요 한 통찰력 pathophysiologies, 개발 및 다양 한 기관에서 항상성 curtailing 높은 실험 비용 및 복잡 한 in vivo 연구와 관련 된 하는 동안. 이 기사에서는 우리 기관의 구조와 기능, 시뮬레이션으로 조직 설계 플랫폼을 확장 하는 최근 시도 조사 하는 것을 목표로 하 고 다양 한 방법 및 이러한 시스템에 활용 하는 기술에 설명. 우리는 특히 보험회사 vivo에서 장기 microenvironment를 잘 나타내는 모델 문화 시스템을 만들 수와 관련 된 현상을 악용 하는 microtechnologies에 초점.
