Verfahren für die Entwicklung von Multi-Tiefe rundem Querschnitt endothelialisierten Mikrokanäle-on-a-Chip

Summary

A Mikrokanälen-on-a-Chip-Plattform wurde durch die Kombination von photolithographischen reflowable Photolacktechnik, weiche Lithographie und Mikrofluidik entwickelt. Die endothelialisierten Mikrokanäle Plattform imitiert die dreidimensionale (3D) Geometrie in vivo Mikrogefäßen läuft unter kontrollierten kontinuierlichen Perfusionsfluss, ermöglicht qualitativ hochwertige und Echtzeit-Bildgebung und kann für mikrovaskuläre Forschung angewendet werden.

Abstract

Die Anstrengungen haben sich auf die Entwicklung in-vitro-Assays zur Untersuchung der Mikrogefäßen konzentriert, weil in vivo Tierstudien mehr zeitaufwendig, teuer und Beobachtung und Quantifizierung sind sehr anspruchsvoll. Jedoch haben herkömmliche in vitro Assays microvessel Einschränkungen bei der Darstellung in vivo microvessels bezüglich dreidimensionale (3D)-Geometrie und eine kontinuierliche Strömung. Mit einer Kombination von Photolithographie reflowable Photolacktechnik, weiche Lithographie und Mikrofluidik, haben wir eine Multi-Tiefe kreisförmigen Querschnitt endothelialisierten entwickelt Mikrokanäle-on-a-Chip, der die 3D-Geometrie in vivo Mikrogefäßen imitiert und läuft unter kontrollierten kontinuierliche Perfusion fließen. Eine positive reflowable Photoresist wurde verwendet, um eine Master-Form mit einem halbkreisförmigen Querschnitt Mikrokanal Netzwerk herzustellen. Nach der Ausrichtung und Verbindung der beiden Polydimethylsiloxan (PDMS) Mikrokanäle ersicated von der Urform wurde ein zylindrischer Mikrokanal Netzwerk erstellt. Die Durchmesser der Mikrokanäle kann gut beherrscht. Darüber hinaus zeigte primäre humane Nabelschnur-Endothelzellen (HUVECs) innerhalb des Chips ausgesät, dass die Zellen mit der Innenfläche der Mikrokanäle ausgekleidet unter kontrollierten Perfusion dauernd für einen Zeitraum von 4 Tagen bis 2 Wochen.

Introduction

Mikrogefäßen als Teil des Kreislaufsystems, vermitteln die Wechselwirkungen zwischen Blut und Gewebe, unterstützt Stoffwechselaktivitäten, definieren Gewebe Mikroumgebung und spielen eine entscheidende Rolle in vielen Gesundheits-und pathologischen Bedingungen. Zusammenfassung der funktionellen microvessels in vitro konnte eine Plattform für die Untersuchung von komplexen vaskulären Erscheinungen bereitzustellen. Jedoch sind herkömmliche in vitro Assays microvessel wie Endothelzellmigration Assays Bildung endothelialer Gefäße Assays und Ratte und Maus Aortenring Assays nicht die in vivo microvessels neu in Bezug auf dreidimensionale (3D)-Ge....

Protocol

1. Photolithographie Herstellung von Fotolack Meister Mold

Das folgende Protokoll zeigt den Prozess, um die Mikrokanäle mit Durchmessern zwischen 30-60 um herzustellen. Um einen Mikrokanal mit einem kleineren Durchmesser (weniger als 30 Mikrometer), einem Dreh-Beschichtung aus Photoresist zu erhalten benötigt.

1. Übertragen Sie die Reflow Fotolack aus dem Kühlschrank bei 4 ° C bis zur Reinraum 24 Stunden vor dem Gebrauch und lassen Sie ihn auf Raumtemperatur erwärmen.
2. Reinigen eines Silizium-Wafers und backen es für eine Stunde bei 150 ° C, damit sie austrocknen. Die Dehydratisierung wird das Photoresist Haftung auf dem ....

Results

Unser Ansatz für die Multi-Tiefe Mikrokanalstruktur Netzwerk herzustellen ahmt die komplexen 3D-Geometrien in vivo Mikrogefäßen, in denen die Mikrokanäle haben abgerundete Querschnitte ^15. Darüber hinaus sind die Durchmesser der übergeordneten Verzweigung Kanäle und die Kanäle Tochter etwa gehorchen Murray Gesetz zur Aufrechterhaltung der Fluidströmung an einen erforderlichen Pegel, so dass der gesamte Kanal ist niedrig und Strömungsgeschwindigkeiten gleichmäßiger im gesamten Netzwerk ^16-18.

Discussion

1. Meister Formenbau

Einer der Gestaltung und Leitprinzipien für vaskuläre Morphometrie als Murray Gesetz ^16, was bedeutet, dass die Verteilung der Gefäßdurchmesser im gesamten Netzwerk von Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz Gegenleistung regierten Staaten bekannt. Weiter heißt es, dass der Würfel der Durchmesser eines Elternteils Gefäß an einer Verzweigung der Summe der Potenzen der Durchmesser der Tochter Schiffe gleich (

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagenz/Material
Reflow Photoresist	AZ Electronic Materials	AZP4620
	AZ Electronic Materials	AZ 400K
PDMS	Dow Corning Corporation	Sylgard 184
MCDB 131 Kulturmedium	Invitrogen	10372-019
NacBlue Nuclei Färbung	Invitrogen	H1399
PKH Roter Farbstoff	Sigma	MINI26 und PKH26GL
Fibronektin	Gibco	PHE0023
L-Glutamin	Sigma	G7513
Phosphat gepufferte Kochsalzlösung	Invitrogen	14040-133
HEPES gepufferte Kochsalzlösung	Lonza	CC-5024
Trypsin/EDTA	Invitrogen	25300-062
Trypsin-Neutralisationslösung	Lonza	CC-5002
PDMS-Härtungsmittel	Dow Corning Corporation	Sylgard 184
Primäre Endothelzellen der menschlichen Nabelvene	Lonza	CC-2517
Fötales Rinderserum	Lonza	14-501F
Verdünnungsmittel C	Sigma	CGLDIL
Hoechst33342	Invitrogen, Molekulare Sonden	R37605
Dextran		Sigma 95771
3,5 % Paraformaldehyd	Elektronenmikroskopie Wissenschaft	15710-S
Ausrüstung
Spinner	Laurell Technologies Corporation	WS-400BZ-6NPP/ LITE
Exsikkator	BelArt Produkte	999320237
Inversmikroskop	Nikon	Eclipse Ti
Spritzenpumpensystem	Harvard Apparatur	PHD Ultra
Laminar Biosicherheitshaube	Thermo Scientific	1300 Serie A2
Planeten-Zentrifugalmischer	Thinky	ARE-310
Isotemp Oven	Fisher Scientific	13-246-516GAQ
Optisches Mikroskop	Zeiss	Invertoskop 40C
Plasmareiniger	Harrick Plasma	PDC-32G
Heizplatte	Barnstead/Thermolyne Cimarec	SP131635
Konfokales Laserscanning-Mikroskop	Zeiss	LSM 510