Plateforme Lab-on-a-CD pour générer des sphéroïdes multicellulaires tridimensionnels

Résumé

Nous présentons un dispositif microfluidique centrifuge à moteur qui peut cultiver des sphéroïdes cellulaires. À l'aide de cet appareil, les sphéroïdes de types de cellules simples ou multiples pourraient être facilement cocultivés dans des conditions de haute gravité.

Résumé

Une culture tridimensionnelle de cellules sphéroïdes peut obtenir des résultats plus utiles dans les expériences cellulaires parce qu'elle peut mieux simuler les microenvironnements cellulaires du corps vivant que la culture cellulaire bidimensionnelle. Dans cette étude, nous avons fabriqué une plate-forme de culture de laboratoire sur un CD (disque compact) à moteur électrique, appelée système de culture sphéroïde microfluidique centrifuge (CMS), pour créer des sphéroïdes cellulaires tridimensionnels (3D) mettant en œuvre une force centrifuge élevée. Cet appareil peut varier les vitesses de rotation pour générer des conditions de gravité de 1 x g à 521 x g. Le système CMS est de 6 cm de diamètre, a cent 400 micropuits m, et est fait en moulage avec du polydiméthylsiloxane dans un moule en polycarbonate préfabriqué par une machine de contrôle numérique de l'ordinateur. Un mur de barrière à l'entrée du canal du système CMS utilise la force centrifuge pour répartir les cellules uniformément à l'intérieur de la puce. À l'extrémité du chenal, il y a une région de glissement qui permet aux cellules d'entrer dans les micropuits. Comme démonstration, les sphéroïdes ont été générés par la monoculture et la coculture des cellules souches adipeuses humaines et des fibroblastes pulmonaires humains dans des conditions de haute gravité utilisant le système. Le système CMS a utilisé un schéma d'opération simple pour produire des sphéroïdes de coculture de diverses structures de concentrique, Janus, et sandwich. Le système CMS sera utile dans les études de biologie cellulaire et d'ingénierie tissulaire qui nécessitent des sphéroïdes et la culture organoïde de types de cellules simples ou multiples.

Introduction

Il est plus facile de simuler des microenvironnements biologiques in vivo avec une culture tridimensionnelle (3D) de cellules sphéroïdes qu'avec la culture cellulaire bidimensionnelle (2D) (p. ex., la culture conventionnelle des cellules de plat Petri) pour produire une culture expérimentale plus réaliste sur le plan physiologique résultats¹. Actuellement disponibles méthodes de formation sphéroïde comprennent la technique de chute de suspension², technique de superpose use liquide³, technique de cellulose carboxymethyl⁴, technique microfluidique à base de force magnétique<....

Protocole

1. Fabrication de puces de culture à base de microfluoïdes centrifuges (CMS)

1. Faire des moules PC pour les couches supérieures et inférieures de la puce de culture CMS par l'usinage CNC. Les dimensions détaillées de la puce sont indiquées à la figure 1.
2. Mélanger la base PDMS et l'agent de durcissement PDMS à un rapport de 10:1 (w/w) pendant 5 min et placer dans un dessiccateur pendant 1 h pour enlever les bulles d'air.
3. Après avoir versé le mélange De PDMS dans les moules de la puce de culture CMS, retirer les bulles d'air pendant 1 h de plus et guérir dans une chambre chauffante à 80 oC pendant 2 h.
4. ....

Résultats

La puce de culture CMS de 6 cm de diamètre (figure 2) a été réalisée avec succès selon le protocole ci-dessus. Tout d'abord, la puce a été faite séparément à partir d'une couche supérieure et une couche inférieure, puis colléensemble par liaison plasmatique. Les sphéroïdes qui en résultent peuvent être facilement recueillis en détachant la puce. Le canal de la puce de culture CMS comprend un port d'entrée et des régions centrales, de glissement et de micropuits (figure 3.......

Discussion

Le CMS est un système fermé dans lequel toutes les cellules injectées pénètrent dans le micropuits sans déchets, ce qui le rend plus efficace et économique que les méthodes conventionnelles de production de sphéroïdes à base de micropuits. Dans le système CMS, les supports sont remplacés tous les 12 à 24 h par un trou d'aspiration conçu pour enlever les supports de la puce (Figure 3A). Pendant le processus d'aspiration des médias, presque aucun média s'échappe de l'intérieur du micropuits en.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Imprimante 3D	Cubicon	3DP-210F
Cellules souches mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux (hASC)	ATCC	PCS-500-011
Antibiotique-antimycosique	Gibco	15240-062	Contient 1 % du milieu terminé et du tampon
CellTracker Vert CMFDA	Thermo Fisher Scientific	C2925	10 mM
CellTracker Rouge CMTPX	Thermo Fisher Scientific	C34552	10 mM
Calculateur rotatif à commande numérique (CNC)	Roland DGA	EGX-350
Moteur à courant continu	Nurielectricity Inc.	MB-4385E
Diméthylsulfoxyde (DMSO)	Sigma Aldrich	D2650
Milieu d’eaggle’s modifié de Dulbecco (DMEM)	ATCC	30-2002
Solution saline tamponnée au phosphate de Dulbecco (D-PBS)	ATCC	30-2200
Sérum de veau fœtal	ATCC	30-2020	Contenait 10 % des
fibroblastes pulmonaires humains du milieu complet (MRC-5)	ATCC	CCL-171
Inventor 2019	Programme de	conception assistée par ordinateur Autodesk
Boîte de Pétri &Phi ; 150 mm	JetBiofill	CAD010150	Surface Treated
Nettoyant au plasma	Harrick Plasma	PDC-32G
Pluronic F-127	Sigma Aldrich	06/11/9003	Diluer avec une solution saline tamponnée au phosphate à 4 % (p/v)
Polycarbonate (PC)	Acrylmall	AC15PC	200 x 200 x 15 mm
Polydiméthylsiloxane (PDMS)	Dowcorning	Sylgard 184
Trypsine	Gibco	12604021

3D