Method Article

جيل من نموذج مبسط ثلاثي الأبعاد للبشرة على رقاقة في منصة Micromachined Microfluidic

DOI:

10.3791/62353

⸱

May 17th, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Department of Bioengineering and Aerospace Engineering, Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), 2Group of Optics, Photonics and Biophotonics (GOFB). Center for Biomedical Technology, Universidad Politécnica de Madrid, 3Division of Epithelial Biomedicine, CIEMAT, 4Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón

In This Article

Summary

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

هنا، نقدم بروتوكولا لتوليد نموذج بشرة مبسط وغير متمايز ثلاثي الأبعاد باستخدام منصة ميكروفلويدية ميكروماشينيد. يسمح نهج التدفق الموازي بترسب المقصورة الجلدية في الموقع لزرع الخلايا الظهارية في الأعلى ، والتي تسيطر عليها جميع مضخات الحقن.

Abstract

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

يقدم هذا العمل منصة ميكروفلويدية جديدة وفعالة من حيث التكلفة وموثوقة مع إمكانية توليد أنسجة معقدة متعددة الطبقات. كدليل على المفهوم ، تم تصميم جلد بشري مبسط وغير متمايز يحتوي على جلد (سترومال) ومقصورة البشرة (الظهارية). ولتحقيق ذلك، تم تطوير جهاز متعدد الاستخدامات وقوي قائم على الفينيل مقسم إلى غرفتين، للتغلب على بعض العيوب الموجودة في أجهزة microfluidic القائمة على البوليديميثيلسيلوكسيان (PDMS) للتطبيقات الطبية الحيوية، مثل استخدام معدات مكلفة ومتخصصة أو امتصاص جزيئات وبروتينات صغيرة مسعورة. وعلاوة على ذلك، تم تطوير طريقة جديدة تقوم على التدفق الموازي، مما يتيح ترسب في الموقع من كل من المقصورات الجلدية والجلدية. يتكون بناء الجلد من مصفوفة الفيبرين التي تحتوي على الخلايا الليفية الأولية البشرية و طبقة أحادية من خلايا القرنية الخالدة المصنفة في الأعلى ، والتي يتم الحفاظ عليها لاحقا في ظل ظروف الثقافة الديناميكية. هذه المنصة الجديدة microfluidic يفتح إمكانية لنموذج الأمراض الجلدية البشرية واستقراء طريقة لتوليد الأنسجة المعقدة الأخرى.

Introduction

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

مؤخرا، تم إحراز تقدم نحو تطوير وإنتاج نماذج الجلد البشري في المختبر لتحليل سمية مستحضرات التجميل والمنتجات الصيدلانية1. وقد تم استخدام الباحثين في الصناعات الصيدلانية والعناية بالبشرة الحيوانات، الفئران كونها الأكثر شيوعا، لاختبار منتجاتها2،3،4،5. ومع ذلك ، فإن اختبار المنتجات على الحيوانات ليس دائما تنبؤيا بالاستجابة لدى البشر ، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى فشل الدواء أو الآثار الضارة في البشر وبالتالي إلى الخسائر الاقتصادية5،6. وكانت المملكة المت....

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

Protocol

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

1. تصميم رقاقة والمعلمات micromachining

  1. تصميم طبقات رقاقة microfluidic مع برنامج تصميم فريكاد مفتوحة المصدر؛ راجع الجدول 1 لأبعاد القنوات. قم بتضمين أربعة ثقوب قطرها 2.54 مم في التصميم لاستخدام جهاز محاذاة مصنوع خصيصا لتراكب طبقة صحيحة.
الطول (ميكرومتر)العرض (ميكرومتر)
الغرفة السفلى28,400800
الغرفة العليا31,000800

....

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

Results

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

تتكون الشريحة المصممة من غرفتين سائلتين يفصل بينهما غشاء كمبيوتر بحجم 5 ميكرومتر يسمح بنمو الخلية من خلال السماح بمرور الجزيئات المعززة للنمو من الغرفة السفلية. الغرفة العليا يحمل بناء الأنسجة، في هذه الحالة، طبقة أحادية من hKCs على هيدروجيل الفيبرين التي تحتوي على hFBs.

يتم تحديد ارتفاع القنوات من خلال عدد الأوراق اللاصقة المضافة إلى كل قناة. وتتكون الغرفة السفلى من 4 طبقات (380 ميكرومتر) وأعلى واحد من 10 طبقات الشريط من جانب واحد واحد وعلى جانبين واحد (962 ميكرومتر). أبعاد الشريحة هي 4 سم × .......

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

Discussion

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

كان الدافع لتطوير هذه الطريقة هو الرغبة في نمذجة الأمراض الجلدية ودراسة آثار العلاجات الجديدة والمبتكرة في منصة عالية الإنتاجية. حتى الآن، ينتج هذا المختبر هذه مكافئات ديرمو البشرة عن طريق الصب إما يدويا أو بمساعدة تقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد- هلام الفيبرين مع الخلايا الليفية في لوحة إدراج ثقافة الخلية وبذر الخلايا الكيراتينية فوقه. بمجرد وصول الخلايا القرنية إلى التقاء ، تتعرض الثقافة ثلاثية الأبعاد للواجهة السائلة للهواء ، مما يحفز تمايز الكيراتينوسيت ، مما يولد البشرة الطبقية وبالتالي ، جلد بشري متطور تماما ب.......

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

Disclosures

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

ويعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

Acknowledgements

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

ونشكر بإخلاص الدكتور خافيير رودريغيز، والدكتورة ماريا لويزا لوبيز، وكارلوس ماتيلان، وخوان فرانسيسكو رودريغيز على اقتراحاتهم ومناقشاتهم و/أو بياناتهم الأولية المفيدة للغاية. كما نشكر مساهمات سيرجيو فيرنانديز وبيدرو هيريروس ولارا ستولزنبورغ في هذا المشروع. 11 - أتوجه بالشكر الخاص إلى الدكتورة مارتا غارسيا على المركبات الهيدروفلورية ومركبات الكربون الهيدروفلورية التي تحمل علامة GFP ومركبات الكربون الهيدروفلورية. وأخيرا، نعترف بالمساعدة التقنية الممتازة التي يقدمها غييرمو فيزكينو وأنجيليكا كورال. وقد دعم هذا العمل "برنامج العمل من قبل I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid"، مشروع S2018/BAA-4480، Biopieltec-CM. كما تم دعم هذا العمل من قبل "برنامج دي إ....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AmchafibrinRottafarmحمض Tranexamic
المضاد الحيوي / المضاد للفطرياتالحرارية العلمية HyClone
كلوريد الكالسيومSigma Aldrich
لوحات الثقافةFisher
DMEMInvitrogen Life Technologies
على الوجهين vynilATPجنرال موتورز 107 سي سي ، 12 ومايكرو ؛ م حافة سميكة
الراسمةالأخScanncut CM900
FBSالحرارية العلمية HyClone
FibrinogenSigma Aldrichالمستخرجة من البلازما البشرية
شريحةزجاجية Thermo Scientific
GFP-Human Fibrosالجلدية-Primary. هدية من الدكتورة مارتا جارك & iacute; خط
خلايا H2B-GFP-HaCaTATCCالخلايا الكيراتينية. هدية من الدكتورة مارتا جارك & iacute;
مجموعة حية / ميتةInvitrogen
PBSSigma Aldrich
غشاء البولي كربوناتMerk TM5 & micro ؛ م حجم المسام
بولي ديميثيل سيلوكسانداو كورنينجسيلجارد 184
كلوريد الصوديومسيجما ألدريتش
محاقنتيرومو5 مل
ثرومبينسيجما ألدريتش10 المعاهد الوطنية للصحة / قارورة
شفافة لاصقة الفينيلماكتاكJT 8500 CG-RT ، 95 & مايكرو ؛ m سميكة
التربسين / EDTAسيجما ألدريتش
أنابيبIDEXتفلون ، 1/16 " OD ، 0.020 " معرف
أنظمة لاصقة خلد

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. McNamee, P., et al. A tiered approach to the use of alternatives to animal testing for the safety assessment of cosmetics: Eye irritation. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 54 (2), 197-209 (2009).
  2. Mathes, S. H., Ruffner, H., Graf-Hausner, U.

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

Skin On A ChipMicrofluidic PlatformThree Dimensional SkinVinyl MicrofluidicsParallel Flow MethodDermal CompartmentEpidermal CompartmentFibrin MatrixHuman Primary FibroblastsKeratinocyte Monolayer

Related Articles