Method Article

منصة مختبر علي القرص المضغوط لتوليد خزان ثلاثي الابعاد متعدد الخلايا

DOI:

10.3791/60399

⸱

November 7th, 2019

 ,  ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Graduate School, Chung-Ang University, 2Department of Biomedical Engineering, College of Medicine, Seoul National University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم جهاز ميكروفلويديك الطرد المركزي التي تعمل بالمحركات التي يمكن ان تزرع الخلايا خزان. باستخدام هذا الجهاز ، يمكن لخزان من أنواع الخلايا المفردة أو المتعددة ان تكون بسهوله الخياطة تحت ظروف الجاذبية العالية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ثقافة خليه كروي ثلاثية الابعاد يمكن الحصول علي نتائج أكثر فائده في تجارب الخلايا لأنها يمكن ان تحاكي أفضل البيئات المجهرية الخلية من الجسم الحي من ثقافة الخلية ثنائيه الابعاد. في هذه الدراسة ، ونحن ملفقه الكهربائية يحركها المحرك مختبر علي a-CD (القرص المضغوط) منصة ، ودعا الطرد المركزي القائم علي كروي (CMS) نظام الثقافة ، لخلق ثلاثي الابعاد (3D) خليه خزان تنفيذ قوه الطرد المركزي عاليه. هذا الجهاز يمكن ان تختلف سرعات الدوران لتوليد ظروف الجاذبية من 1 × g إلى 521 x g. نظام CMS هو 6 سم في القطر ، لديه 500 μm ميكروويلس ، ويرصد من قبل صب مع polydimethylsiloxane في قالب البولي التي premade جهاز الكمبيوتر الرقمية التحكم. جدار حاجز عند مدخل القناة لنظام CMS يستخدم قوه الطرد المركزي لنشر الخلايا بالتساوي داخل رقاقه. في نهاية القناة ، توجد منطقه منزلقه تسمح للخلايا بدخول الميكروويلس. وكمظاهره ، تولدت خزان بالزراعة الاحاديه وزراعه الخلايا الجذعية المستمدة من الدهون البشرية والورم الليفي بالرئة البشرية تحت ظروف الجاذبية العالية باستخدام النظام. استخدم نظام CMS عمليه بسيطه لإنتاج خزان الزراعة من مختلف الهياكل المتمركزة ، يانوس ، وساندويتش. سيكون نظام CMS مفيدا في البيولوجيا الخلوية ودراسات هندسه الانسجه التي تتطلب خزان والثقافة العضوية لأنواع الخلايا المفردة أو المتعددة.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فمن الأسهل لمحاكاة البيولوجية في البيئات المجهرية المجرية مع ثلاثي الابعاد (3D) ثقافة الخلية كروي من مع ثقافة الخلية ثنائي الابعاد (2D) (علي سبيل المثال ، التقليدية الثقافة الخلية طبق بيتري) لإنتاج التجريبية أكثر واقعيه من الناحية الفسيولوجية النتائج1. وتشمل الأساليب المتاحة حاليا كروي تشكيل الشنق تقنيه قطره2، تقنيه تراكب السائل3، تقنيه الكربوكسيل ميثيل السليلوز4، المغناطيسية المستندة إلى القوه ميكروفلويديك تقنيه5، واستخدام المفاعلات الحيوية6. علي الرغم من ان كل أسلوب له فوائده الخاصة ، والمزيد من التحسن في استنساخ ، والانتاجي....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. الطرد المركزي microfluidic القائم علي كروي (CMS) ثقافة تصنيع رقاقه

  1. جعل قوالب الكمبيوتر للطبقات العلوية والسفلية من رقاقه ثقافة CMS عن طريق التصنيع باستخدام الحاسب الألى. وترد الابعاد التفصيلية للشريحة في الشكل 1.
  2. مزيج PDMS قاعده وعامل معالجه PDMS بنسبه 10:1 (ث/ث) لمده 5 دقائق ومكان في المجفف ل 1 ح لأزاله فقاعات الهواء.
  3. بعد سكب خليط PDMS في قوالب الثقافة CMS رقاقه ، وأزاله فقاعات الهواء ل 1 ح أكثر وعلاج في غرفه الحرارة في 80 درجه مئوية لمده 2 ساعة.
  4. ضعها في منظف البلازما مكنسة مع الأسطح التي ستواجه المستعبدين وتعريضهم لبلازما بمساعده الهواء في قوه 18 واط لمده 30 ثانيه.
  5. السندات طبقتين من ر....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت بنجاح الشريحة الثقافة CMS قطرها 6 سم (الشكل 2) بعد البروتوكول المذكور أعلاه. أولا ، تم صنع الرقاقة بشكل منفصل عن طبقه علويه وطبقه سفليه ومن ثم المستعبدين معا عن طريق الترابط البلازما. الخزان الناتجة يمكن جمعها بسهوله عن طريق فصل الرقاقة. وتتالف قناه الشريحة الثقافية CMS من منفذ مدخل ومناطق مركزيه ومنزلقه وميكروبئر (الشكل 3). يتم حقن الخلايا والحلول المتوسطة والتعددية من خلال فتحه مدخل بقطر 5 ملم. يتم توزيع الخلايا المحقونة بالتساوي من خلال أعاده التعليق 3 – .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

و CMS هو نظام مغلقه فيها جميع الخلايا المحقونة دخول microwell دون النفايات ، مما يجعلها أكثر كفاءه واقتصادا من الأساليب التقليدية الكروية الجيل الصغرى. في نظام CMS ، يتم استبدال وسائل الاعلام كل 12-24 ساعة من خلال ثقب شفط مصممه لأزاله وسائل الاعلام في رقاقه (الشكل 3A). خلال عمليه شفط وسائل الاعلام ، بالبالكاد اي وسائل الاعلام يهرب من داخل microwell بسبب التوتر السطحي بين وسائل الاعلام وجدار microwell. يمكن للمستخدم بسهوله أزاله وسائل الاعلام المحاصرين عن طريق الضغط بالقرب من منطقه microwell .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد تم دعم هذا البحث من قبل برنامج البحوث العلمية الاساسيه (2016R1D1A1B03934418) وبرنامج تطوير التكنولوجيا الطبية & البيولوجية (2018M3A9H1023141) من الحكومة الكورية الجنوبية ، والتي تمول من قبل وزاره الدولة ، MSIT.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
طابعة ثلاثية الأبعادCubicon3DP-210F
الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الدهون (hASC) ATCCPCS-500-011
المضادات الحيوية المضادة للفطرياتGibco15240-062تحتوي على 1٪ من الوسط المكتمل والمخزن المؤقت
CellTracker Green CMFDAThermo Fisher ScientificC292510 mM
CellTracker أحمر CMTPXثيرمو فيشر ScientificC3455210 ملي متر
التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) حفارة دوارةRoland DGAEGX-350
DC MotorNurielectricity Inc.MB-4385E
ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)سيجما ألدريتشD2650
وسط النسر المعدل من Dulbecco (DMEM)ATCC30-2002
ملحي مخزن بالفوسفات من Dulbecco (D-PBS)ATCC30-2200
مصل الأبقار الجنينيATCC30-2020يحتوي على 10٪ من
الخلايا الليفية المتوسطة المكتملة في الرئة البشرية (MRC-5)ATCCCCL-171
Inventor 2019برنامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر Autodesk3D
بتري & 150 ممJetBiofillCAD010150
منظف البلازماHarrick PlasmaPDC-32G
Pluronic F-127Sigma Aldrich11/6/9003تمييع بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات إلى محلول 4٪ (وزن / حجم)
بولي كربونات (PC)أكريلمولAC15PC200 × 200 × 15 مم
بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS)DowcorningSylgard 184
TrypsinGibco12604021
محلول بمساعدة الكمبيوتر طبق المعالج بالسطح

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ravi, M., Paramesh, V., Kaviya, S. R., Anuradha, E., Paul Solomon, F. D. 3D cell culture systems: Advantages and applications. Journal of Cellular Physiology. 230 (1), 16-26 (2015).
  2. Tung, Y. C., et al. High-throughput 3D spheroid culture and drug testing usi....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Lab on a CD PlatformCentrifugal Microfluidic System3D Cell SpheroidsHuman Adipose Stem CellsHuman Lung FibroblastsPDMS MoldingCNC MachiningPlasma BondingCentrifugal Force DepositionMicrowell Array Culture

Related Articles