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

هذا هو جديد، بروتوكول خالية من الطباعة الحجرية لنمذجة الجلد على رقاقة 3D باستخدام طبقات الفينيل micromachined، لاصقة ومنهجية تدفق مواز لتوليد المقصورة الجلدية. يوفر الفينيل Micromachined المزيد من البساطة في عملية التصنيع وبراعة في تخطيط الجهاز ، والتغلب على بعض القيود المفروضة على PDMS والنهج الطباعة الحجرية التقليدية. يمكن استخدام هذا الجلد متعدد الطبقات على رقاقة لنهج اختبار الأدوية ومستحضرات التجميل، لأنه يسمح بفحص عالية الإنتاجية بتكاليف أقل ويمكن استخدامها لنمذجة العديد من الأمراض.

ابدأ بتصميم رقاقة microfluidic باستخدام برنامج Brother Canvas Workspace. إنشاء مساحة عمل 30 في 30 سم، وملئه مع أنماط التصميم لطبقات مختلفة من رقاقة قبل تخزينه في ملف svg. قطع أوراق الفينيل 30 في 30 سنتيمترا.

التمسك بها إلى حصيرة لاصقة منخفضة تك والقضاء على جميع فقاعات الهواء، حسب الضرورة. باستخدام محرك أقراص USB، قم بتحميل ملف svg إلى مخطط الحافة، وحدد معلمات القطع كخفض الضغط عند المستوى صفر، وقطع النصل في المستوى الثالث، والمستوى الأول لسرعة القطع. عندما يتم تعيين المعلمات، ضع حصيرة لاصقة مع الفينيل في الراسمة وبدء عملية قطع أنماط القناة على الفينيل 95 ميكرومتر سميكة.

تجميع الجهاز بأكمله باستخدام جهاز محاذاة لقنوات الضبط المناسبة، المداخل، ومنافذ. تتراكم لطبقات الفينيل مع تصميم آلة صغيرة المقابلة لتجميع القناة السفلى، والحفاظ على شريط الغطاء من الطبقة السفلى لتجنب التمسك المحاذاة. قطع ووضع الغشاء المسامية البولي على رأس القناة السفلية دون تغطية المداخل.

إضافة 10 طبقات الفينيل مع تصميم الغرفة العليا والعصا طبقة الشريط النهائي على الوجهين على القمة. قم بإزالة الشريحة من المصفح لوضعها على الشريحة الزجاجية. ضع ورقة PDMS بسماكة ملليمترين فوق طبقة الفينيل الشريط على الوجهين.

لضمان أن رقاقة هو ماء تماما، وترك الوزن على رأس رقاقة بين عشية وضحاها. في اليوم التالي، قم بتعقيم الشريحة عن طريق غسلها بالإيثانول بنسبة 70٪ لمدة خمس دقائق، تليها غسلة بالماء المقطر. توصيل مضخة واحدة ومضخة اثنين إلى مدخل الغرفة العليا واحد ومدخل الغرفة العليا اثنين، على التوالي.

توصيل المضخة ثلاثة إلى مدخل الغرفة السفلية، ثم ربط الغرفة العليا ومنافذ الغرفة السفلى إلى حوض النفايات. قم بتوصيل المحاقن بكل مدخل باستخدام أنابيب PTFE وموصلات الفولاذ المقاوم للصدأ ذات قياس 18. مضخة PBS مع مضخة ثلاثة من خلال مدخل الغرفة السفلى في 50 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة، ومع مضخة اثنين من خلال مدخل الغرفة العليا اثنين في 100 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة.

ثم، تحميل الحقنة مع الفيبرينوجين قبل هلام، ووضعها على الفور في مضخة واحدة، وتشغيله في 200 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة. بمجرد خروج ما قبل الجل من منفذ الغرفة العليا ، أوقف المضخات الأولى والاثنين ، ثم ، دون إزالة الأنابيب ، اترك الشريحة للسماح بالجيليشن عند 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. بعد الهلام، منع مدخل الغرفة العليا واحد مع غطاء، وضخ المتوسطة الثقافة من خلال مدخل الغرفة العليا اثنين مع مضخة ثلاثة في 50 ميكرولتر في الساعة بين عشية وضحاها.

بعد 24 ساعة من توليد المقصورة الجلدية ، تحقق من أن خلايا الورم الليفي الأولية البشرية تنتشر في التجميع ، ثم أدخل خمس مرات 10 إلى 6 HKCs لكل ملليلتر من خلال مدخل القناة العلوية اثنين بمعدل 40 ميكرولتر في الدقيقة لمدة دقيقة واحدة. بالنسبة لمرفق الخلية، ضع الشريحة بين عشية وضحاها عند 37 درجة مئوية في حاضنة مشبعة بالرطوبة. بدء ضخ ثقافة جديدة المتوسطة مع مضخة ثلاثة فقط من خلال مدخل الغرفة السفلى في 50 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة.

في التحليل التمثيلي، يتم عرض ارتفاع الهيدروجيل على طول الغرفة العليا من الجمعية. وكان متوسط ارتفاع 550 ميكرومتر الأمثل لعمل هلام بمعدلات تدفق 100 و 200 ميكرولتر في الدقيقة الواحدة لبرنامج تلفزيوني التضحية وما قبل هلام، على التوالي. فشل في تدفق برنامج تلفزيوني من خلال القناة السفلى أدى إلى تناقضات بين الارتفاع النظري للجل واحد قياسها، مع فارق 40٪ بعد 24 ساعة من بدء بروتوكول التدفق الموازي، تم العثور على الخلايا الليفية الأولية الإنسان أن تنتشر بنجاح في هلام الفيبرين في الغرفة العليا من الجمعية، وبعد ذلك، يمكن أن تكون البذور الأخضر الفلورسنت التعبير عن HKCs على نحو فعال على رأس الهيدروجيل.

وأدى إزالة الأنابيب دون إبقاء النظام مغلقا بين عشية وضحاها للسماح لبلدان هونغ كونغ إلى الرواسب إلى طبقة أحادية غير موحدة والتقاءية من الخلايا. أظهر التحليل البؤري ثلاثي الأبعاد لنموذج الجلد غير المتمايز في الشريحة الدقيقة السائل بوضوح سطح الهيدروجيل الذي يفصل هونغ كونغ في الأعلى عن الأرومة الليفية المضمنة في الأسفل. يمكن أن يتعرض الجلد المتولد إلى واجهة الهواء / السائل للحصول على البشرة الناضجة والمتمايزة ، وتتميز كذلك باستخدام العديد من علامات الجلد والجلد.

هذه التقنية تسمح لتصنيع جهاز أسرع وأرخص، وتوليد الجلد متعدد الطبقات باستخدام microfluidics، وتوفير نهج أكثر واقعية للأدوية ومستحضرات التجميل الاختبار.