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Entwicklung eines neuronalen Netzwerks mit Mikrogewebe unter Verwendung einer Hydrogel-basierten Mikrosäule

August 7th, 2025

In This Article

Abstract

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Quelle: Struzyna, L. A. et. al., Anatomically Inspired Three-dimensional Micro-tissue engineered Neural Networks for Nervous System Reconstruction, Modulation, and Modeling. J. Vis. Exp. (2017)

Dieses Video zeigt die Entwicklung von neuronalen Netzwerken aus Mikrogewebe unter Verwendung einer Hydrogel-Mikrosäule mit einem extrazellulären Matrixkern. Ausgesäte neuronale Aggregate haften an, erweitern Projektionen und bilden strukturierte neuronale Netzwerke, die zu Fortschritten in der Neuroentwicklung und der neurotherapeutischen Forschung beitragen.

Protocol

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Alle Verfahren, an denen Tiermodelle beteiligt sind, wurden vom örtlichen institutionellen Tierpflegeausschuss und dem Tierprüfungsausschuss von JoVE überprüft.

1. Entwicklung des Agarose-Hydrogels (Acellular Component of Micro-tissue engineered neural networks (micro-TENNs))

  1. Agarose-Lösungsvorbereitung
    1. Bereiten Sie in einer Biosicherheitswerkbank Reservoire für die Mikrosäulen vor, indem Sie 20 ml Dulbeccos phosphatgepufferte Kochsalzlösung (DPBS) in jede der beiden 10-cm-Petrischalen übertragen. Sterilisieren Sie feine Pinzetten und Mikroskalpelle mit einem Heißperlensterilisator.
    2. Wiegen Sie 3 g Agarose un....

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Results

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Abbildung 1: Baupläne der lasergeschnittenen Mikrosäulen-Fertigungsvorrichtung und der 3D-gedruckten pyramidenförmigen Mikrotiterform für die Zellaggregation. (A)-(B) Bauplan und Bild der unteren bzw. oberen Hälfte des zylindrischen Kanalarrays, das zur H.......

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
LasercutterUniverselle LasersystemePLS4.75Wird zur Herstellung der lasergeschnittenen Mikrokanalform verwendet.
Lasergeschnittene Vorrichtung zur Herstellung von MikrosäulenSonderanfertigung--------------Kontaktieren Sie unsere Forschungsgruppe, wenn Sie interessiert sind. Abmessungen und Blaupausen, die im Manuskript bereitgestellt werden.
Schrauben----------------------------#4-40 mit einem Gewindedurchmesser von 3,05 mm
Muttern----------------------------#4-40 mit einem Gewindedurchmesser von 3,05 mm
Akupunkturnadel (180 μm Durchmesser)Lhasa medicalsj.16X40Der Durchmesser kann je nach gewünschter Größe für das Mikrosäulenlumen variiert werden.
PetrischaleFisher08772B
Dulbecco-phosphatgepufferte Kochsalzlösung (DPBS)Invitrogen14200075
serologische Einwegpipette aus PolystyrolFisher13-678-11D
AgaroseSigmaA9539-50G
Kapillarröhrchen (398 μm Durchmesser)Fisher21170DDer Durchmesser kann je nach gewünschter Größe für die Mikrosäulenschale variiert werden.
HeizplatteFisherSP88857200
MagnetstabFisher1451352
MikropipetteSigmaZ683884-1EA
25 mm Gauge NadelFisher14-826-49
MicroscalpelRoboz chirurgischeRS-6270
Scherefür die Feinforschung14081-09
PinzetteWorld precision instruments501985
HeißperlensterilisatorSigmaZ378550-1EA
StereoskopNikonSMZ800NWird für alle Dissektionsschritte und für die Mikro-TENN-Fertigung verwendet.
Rattenschwanz Typ I KollagenCorning354236Bei 4 ºC halten und nur bei Bedarf entfernen. Verwenden Sie Eis, um die Temperatur während des Gebrauchs zu erhalten.
MikrozentrifugenröhrchenFisher02-681-256
Maus LamininCorning354232Bei 4 ºC halten und nur bei Bedarf entfernen. Verwenden Sie Eis, um die Temperatur während des Gebrauchs zu erhalten.
Neurobasales MediumInvitrogen21103049Basalmedium für die Kultivierung von pränatalen und embryonalen neuronalen Zellen. Vor Gebrauch bei 4 °C lagern und bei 37 °C erwärmen.
Natriumhydroxid (NaOH)FisherSS2661
Salzsäure (HCl)FisherSA48-1
LackmuspapierFisher09-876-18
Hank's balanced salt solution (HBSS)Invitrogen14170112Bei 4 ºC lagern.
0,25 % Trypsin-EDTAInvitrogen25200056Vor Gebrauch bei -20 ºC lagern und bei 37 ºC erwärmen.
Pankreas-Desoxyribonuklease (DNase) ISigma10104159001-20 ºC lagern und vor Gebrauch bei 37 ºC erwärmen.
B-27 SupplementInvitrogen12587010Supplement zu neurobasalem Medium für die Kultur von hippokampalen und kortikalen Neuronen. Vor Gebrauch bei -20 ºC lagern und bei 37 ºC erwärmen.
L-GlutaminInvitrogen35050061Vor Gebrauch bei -20 ºC lagern und bei 37 ºC erwärmen.
Sprague Dawley embryonaler Tag 18 RattenCharles RiverStamm 001
Pasteur-PipetteFisher22-042816
15 mL ZentrifugenröhrchenEMESCO1194-352099
VortexFisher02-215-414
ZentrifugeFisher05-413-115
HämozytometerFisher02-671-6
Objet30 3D-DruckerStratasys--------------Wird zur Herstellung der pyramidenförmigen Mikrotiterformen verwendet.
3D-gedruckte pyramidenförmige Well-FormMaßanfertigung--------------Kontaktieren Sie unsere Forschungsgruppe, wenn Sie interessiert sind. Abmessungen und Blaupausen, die im Manuskript bereitgestellt werden.
Polydimethylsiloxan (PDMS) und HärterFisherNC9285739Kommt als Kit mit Elastomer und Härter. Verwendung in einem chemischen Abzug.
TrichterFisher10-348C
1 ml PipettenbirneSigmaZ509035
MikrospatelFisherS50821
12-Well-KulturplatteEMESCO1194-353043
BackofenFisher11-475-154
InkubatorFisher13 998 076
Eclipse Ti-S MikroskopNikon--------------Wird für die Aufnahme von Phasenkontrastbildern verwendet. Bei der digitalen Bilderfassung mit einer QiClick-Kamera, die mit der Nikon elements Grundlagenforschungssoftware (4.10.01) verbunden ist.
Werkzeuge Bei

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Micro Tissue Engineered Neural NetworkHydrogel Micro ColumnExtracellular Matrix CoreNeuronal Cell AggregatesStereomicroscope ObservationCell Attachment ECMAxon Growth ExtensionMedium Replacement ProtocolBidirectional Neural ArchitectureLong Term Culture

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