الطباعة 3D من الناقلات الدقيقة هيدروجيل في المختبر عن طريق تناوب القوة اللزجة بالقصور الذاتي النفث

نحن نقدم عملية مطبوعة بيولوجيا خفيفة لإعداد الناقلات الدقيقة مع إمكانية تحكم جيدة وتوافق حيوي. بعد التغليف بواسطة الخلايا ، يمكن أيضا استخدام الناقلات في توسيع الخلايا في المختبر وبناء الأنسجة الدقيقة الوظيفية. تعمل الإزاحة المحدودة ، بدلا من القوى الشديدة في ظل ظروف مماثلة ، على الفوهة أثناء عملية الطباعة ، مما يحافظ على الخصائص الفيزيائية / الكيميائية الأصلية للحبر الحيوي إلى أقصى حد.

بالإضافة إلى الناقلات الدقيقة التقليدية ، يمكن بناء وحدات ذات توزيع خلوي داخلي أو هياكل كبسولة مغلفة بالتريتوسين وتطبيقها على تجميع هياكل الأنسجة المختلفة. لإعداد الفوهة ، قم بتحميل الماصات الزجاجية الدقيقة على المجتذب وفقا لتعليمات الشركة المصنعة وقم بتعيين معلمات السحب للمسح. استخدم microforge لقطع الفوهة عند القطر المحدد للحصول على قطر الطرف المحدد للتجربة ، وتعقيم الفوهة في الكحول لمدة خمس دقائق.

ثم شطف الفوهة ثلاث مرات بالماء المعقم لإزالة أي كحول متبقي. لإعداد الحبر الحيوي الهيدروجيل ، قم بتخفيف محلول مخزون ألجينات الصوديوم المعقم بنسبة 4٪ في 0.9٪ كلوريد الصوديوم بتركيزات 0.5 و 1 و 1.5 و 2٪ من الوزن حسب الحجم. لتشكيل القطرات الدقيقة، قم بتحميل خمسة ملليلترات من الحبر الحيوي في حقنة معقمة يمكن التخلص منها وقم بتثبيت المحقنة على مضخة حقنة.

باستخدام خرطوم قطره الداخلي ملليمتر واحد، قم بتوصيل المحقنة وفوهة الطباعة. قم بشد برغي التثبيت لتثبيت الفوهة في مكانها وقم بخفض مضخة المحقنة بسرعة لتحميل الحبر الحيوي في الفوهة. اضبط معلمات مولد الإشارة واضبط مسبقا مسار الحركة ووضع الزناد للاهتزاز لينخفض عند الطلب.

ثم اطبع القطرات باتباع الأنماط المصممة مسبقا. لتشكيل الناقلات الدقيقة ، أضف خمسة ملليلترات من محلول الربط المتقاطع إلى طبق بتري ، وضع الطبق تحت فوهة الطباعة كركيزة. بعد الطباعة ، قم بربط الناقلات الدقيقة لمدة ثلاث دقائق قبل نقل تعليق الناقل الصغير إلى أنبوب جهاز طرد مركزي.

ثم قم بإثراء الناقلات الدقيقة عن طريق الطرد المركزي وإعادة تعليقها في وسط استزراع مناسب عند حوالي 600 ناقل صغير لكل ملليلتر. قبل تلقيحها ، استبدل السوبرناتانت من مزرعة خلايا A549 بخمسة ملليلترات من الوسط الخالي من المصل المكمل بصبغة CMFDA الخضراء لتعقب الخلايا الدقيقة 10 لمدة 30 دقيقة في حاضنة زراعة الخلايا. في نهاية الحضانة ، استبدل محلول الصبغة بوسط طازج وأعد تعليق الخلايا بكثافة 1.6 في 10 إلى الخلايا الست لكل ملليلتر من الوسط.

أضف ملليلتر واحد من تعليق الناقل الدقيق إلى الخلايا وملليلتر واحد من خلايا A549 إلى كل بئر من صفيحة استزراع منخفضة الالتصاق من ستة آبار. ضع الطبق على شاكر في حاضنة زراعة الخلايا بمعدل 30 دورة في الدقيقة. في نهاية الحضانة ، قم بإزالة اللوحة من الخلاط واسمح للناقلات الدقيقة بالاستقرار لمدة 30 دقيقة قبل مراقبة وقياس فوهة الطباعة وأطباق بتري والخلايا الملقحة بالناقلات الدقيقة بواسطة المجهر الفلوري الساطع والمتحد البؤرة.

باستخدام فوهة بطرف 30 ميكرومتر ، يمكن طباعة أنواع متعددة من الحبر الحيوي ، بما في ذلك PBS و 1.5٪ ألجينات و 1.5٪ جيلاتين بشكل ثابت على أطباق Petri. مع زيادة الأحبار في اللزوجة ، تصبح عملية الطباعة أكثر صعوبة بشكل متزايد وهناك حاجة إلى قوى دافعة أكبر للحصول على قطرات أكبر. يمكن تعيين معلمات الطباعة لطباعة القطرات في ترتيبات 2D محددة ، كما لوحظ في تجربة الطباعة هذه.

قطر طرف الفوهة له تأثير مباشر على حجم الناقل الصغير الذي يمكن طباعته. كما لوحظ في هذه الصور ذات المجال الساطع ومتحد البؤرة ، تلتصق خلايا A549 بالناقلات الدقيقة للجينات والكولاجين بعد يومين من الزرع. بعد ستة أيام ، تغطي خلايا A549 بالكامل تقريبا أسطح الناقل الدقيق.

بعد هذا الإجراء ، قمنا بطلاء سطح الناقل الدقيق بالشيتوسان ، واستخدمنا الجلوكونات لإذابة هلام الجينات لتشكيل بنية كيسية يمكن تطبيقها لبناء هياكل مجوفة مثل الحويصلات الهوائية. عملية الطباعة لإعداد microcarriers لطيفة للغاية ، وبالتالي ، يمكن استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع لطباعة الناقلات الدقيقة التي تحتوي على الخلايا.