3D الخلية المطبوعة سرطان نقص الأكز على رقاقة لتلخيص التقدم المرضي للسرطان الصلب

نقص الأكسيجة هو المحرك الرئيسي لتطوير السرطان الذي يحفز عدم الاستقرار الجينومي وتولد الورم. نحن نثبت طريقة لتوليد نقص الأكسيد المركزي في سرطان صلب في المختبر استنادا إلى تقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. وباستخدام هذه الطريقة، يمكن استنساخ تدرج نقص الأكبس الراديوي باستخدام استراتيجية بسيطة تجمع بين حاجز نفاذي للغاز المطبوع ثلاثي الأبعاد وغطاء زجاجي.

يمكن استخدام هذه التكنولوجيا السرطانية نقص الأكسير على رقاقة للتنبؤ فعالية الدواء لتسهيل المريض وصفة طبية محددة مضادة للسرطان المخدرات. ومن المتوقع أيضا أن تمكن من التشخيص السريع للسرطانات العدوانية. للمساعدة في إعداد محلول الكولاجين قبل الجل المحايد بثلاثة ملليلتر، اقطع إسفنج الكولاجين 30 ملليغرام إلى خمسة في خمسة ملليمترات مربعة.

ضع القطع في قارورة زجاجية معقمة سعة 10 ملليلتر وأضف 2.4 ملليلتر من 0.2 ميكرون من مرشح حقنة 0.1 حمض الهيدروكلوريك العادي إلى القارورة لاحتضانها لمدة ثلاثة أيام عند أربع درجات مئوية و 15 ثورة في الدقيقة. بعد الهضم، قم بسلالة أي جزيئات الكولاجين غير المهضومة من خلال مصفاة خلايا 40 ميكرون وتخزين محلول الكولاجين الحمضي في أربع درجات مئوية لمدة تصل إلى سبعة أيام. لضبط درجة الحموضة من محلول الكولاجين قبل الجل المحايد بنسبة 1٪، أضف 30 ميكرولتر من محلول الفينول الأحمر إلى تركيز نهائي قدره 1٪ و 300 ميكرولتر من 10X PBS إلى تركيز نهائي بنسبة 10٪ بعد الخلط والطرد المركزي، استخدم هيدروكسيد الصوديوم العادي لتحييد درجة الحموضة إلى سبعة، والتحقق من تغير اللون وإضافة الماء المقطر للحصول على حجم إجمالي قدره ثلاثة ملليلترات.

ثم تخزين درجة الحموضة المعدلة 1٪ تحييد الكولاجين قبل هلام الحل في أربع درجات مئوية للاستخدام في غضون ثلاثة أيام. للتحقق مسبقا من هلام محلول الكولاجين قبل الجل المحايد ، استخدم ماصة إزاحة إيجابية لإضافة 50 ميكرولتر من قطرات الكولاجين إلى طبق صغير واحتضان القطرات في حاضنة 37 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. في نهاية الحضانة، تحقق مما إذا كان الكولاجين قد تغير من لون شفاف إلى أبيض معتم.

إمالة الحاوية للتأكد من أن الكولاجين هو الالتزام الجزء السفلي من الحاوية. وصب برنامج تلفزيوني على قطرة لتأكيد أن بناء الكولاجين لا كسر في الحل. لطباعة ثلاثية الأبعاد لقالب PEVA ذبيحة، انقر فوق ملف وحفظ نوع الملف كما STL لتحويل ملف CAD 3D إلى ملف STL وانقر فوق الخيار output form ASCII لإنشاء G-code.

لاستيراد الملف STL المنشأ، انقر فوق ملف وفتح ملف STL وحدد ملف STL المحفوظ. لإنشاء رمز G تلقائيا لقالب PEVA الأضاحي، حدد نموذج الشريحة من مبادل STL-CAD. ثم لتوليد مسارات الطباعة لتصنيع رقاقة، واستخدام فوهة الدقة قياس 50 في ضغط هوائي من 500 كيلوباسكال في 110 درجة مئوية لطباعة قالب PEVA التضحية على شريحة الأنسجة الهيدروفيلية لاصقة عقيمة.

لإلقاء حاجز PDMS ، مختلطة ستة ملليلتر من elastomer قاعدة PDMS و 600 ميكرولتر من عامل المعالجة لمدة خمس دقائق في خزان بلاستيكي وتحميل محلول المخلوطة بشكل متجانس في حقنة 10 ملليلتر المتاح. تجهيز المحاقن مع 20 قياس البلاستيك مدبب تلميح الاستغناء وملء قالب PEVA التضحية مع حل PDMS المخلوطة. فإن PDMS المخلوطة ملء هذا القالب PEVA التضحية مع سطح محدب وسيكون الحاجز أعلى من ذلك من القالب.

بعد معالجة حاجز PDMS في فرن 40 درجة مئوية لأكثر من 36 ساعة لتجنب ذوبان PEVA ، استخدم زوجا من الملاقط الدقيقة لفصل قالب PEVA التضحية وتعقيم الحاجز نفاذية الغاز في 120 درجة مئوية في الأوتوكلاف. لخلط الحل مع الخلايا السرطانية، وإعادة إنفاق كل نوع من بيليه الخلية التي تم جمعها في 20 ميكرولتر من المتوسطة الثقافة وإضافة ملليلتر واحد من 1٪ تحييد الكولاجين قبل هلام الحل في كل من تعليق الخلية إعادة الإنفاق على الجليد الرطب مع خلط لطيف. استخدام ماصة الإزاحة إيجابية لخلط كل تعليق الخلية.

عندما يتم الحصول على حلول متجانسة، استخدم ماصة موجبة يمكن التخلص منها لنقل حيوية الكولاجين المغلفة بالخلايا إلى حقن فردية يمكن التخلص منها بثلاث ملليلتر وتخزين المحاقن عند أربع درجات مئوية حتى طباعة الخلايا ثلاثية الأبعاد. للطباعة ثلاثية الأبعاد للحلقات متحدة المركز للسرطان- ستروما، قم بتحويل ملف CAD ثلاثي الأبعاد المناسب إلى تنسيق ملف STL واستخدم مبادل STL-CAD لإنشاء رمز G للحلقات متحدة المركز للسرطان- ستروما. قم بتحميل الخلايا المغلفة بالجينات الحيوية في رأس الطابعة ثلاثية الأبعاد وحدد درجة حرارة الرأس والطبق إلى 15 درجة مئوية.

قم بتحميل مسار الطباعة المتولد على برنامج التحكم للطابعة ثلاثية الأبعاد وانقر فوق البدء لطباعة حيوية الكولاجين على حاجز نفاذية الغاز وفقا لرمز G المحمل بإبرة بلاستيكية قياس 18 بضغط هوائي يبلغ حوالي 20 كيلوباسكال عند 15 درجة مئوية. في نهاية كل عملية طباعة، ضع يدويا غطاء زجاجي معقم 22 في 50 ملليمترا فوق الحاجز نفاذية الغاز لتوليد التدرج نقص الأكز. بعد توليد ثلاثة سرطان نقص الأكز على رقائق نقل رقائق إلى حاضنة 37 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة لتقاطع bioinks الكولاجين.

عندما تتم طباعة جميع سرطان نقص الأكاكس على رقائق، يفرك بلطف نظارات الغطاء على رأس الحواجز نفاذية الغاز مع مكشطة الخلية للترابط ضيق. لتحديث الخلايا ثقافة المتوسطة إلى رقائق دون فصل بناء السرطان، إمالة رقائق واستخدام ماصة لإدخال 1.5 ملليلتر من المتوسط نمو الخلايا البطانية إلى جانب كل رقاقة. تم تصميم سرطان نقص الأوكسي على رقاقة في شكل حلقات متحدة المركز لمحاكاة انتشار الأكسجين الشعاعي والاستنفاد لوحظ في أنسجة السرطان.

بعد تحديد حجم التحكم في الفضاء الذي ينتشر الأكسجين وتستهلكه الخلايا ، يمكن تحديد الكثافة الخلوية المناسبة لتوليد نقص الأكxia المركزي من خلال تحليل العناصر المحدودة الحسابية. عند طباعة الخلايا ثلاثية الأبعاد ، يمكن إنشاء هيكل حلقة متحد المركز مجزأ للسرطان - ستروما لإعادة إنتاج السمات التشريحية للسرطان الصلب. من الناحية الكمية، تكون صلاحية الخلية بعد الطباعة عادة أكبر من 96٪ مما يؤكد أن ظروف التصنيع مناسبة للسرطان والخلايا السترومية.

في هذا التحليل التمثيلي، تمت مقارنة مجموعتين وفقا لوجود وعدم وجود تدرج الأكسجين للتحقق من آثار التدرج نقص الأكز على تطور السرطان. وفي كلا الحالتين، كانت الخلايا البطانية الإيجابية الناضجة CD31 موجودة داخل المناطق الطرفية، مما يشير إلى أن البنى الحية المنقوشة مكانيا أنتجت باستخدام تكنولوجيا الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد. وبالمقارنة مع الحالة السلبية لتدرج الأكسجين، أظهرت الحالة الإيجابية المتدرجة تدرجا نقص الأوكسي، مما يشير إلى التعبير التدريجي عن HIF1 alpha.

SHMT2 إيجابية pseudopalisaded الخلايا وSOX2 الخلايا المتعددة القدرات الإيجابية لوحظ أيضا، مما يدل على وجود السمات المرضية العدوانية للسرطان الصلب. السرطان نقص الأكز على رقاقة هو أداة مفيدة للتحقيق في الخصائص المرضية الفسيولوجية للسرطانات الصلبة والتحدث المتبادل الديناميكي بين الخلايا السرطانية وتولد الورم تعزيز البيئة الدقيقة. وبما أنه يمكن تكييف المنهجية لتصميم دواء خاص بالمريض في إطار زمني معقول، فمن المتوقع أن يسد هذا النهج الفجوة بين النماذج الحية وفي المختبر للسرطان.