Bau von Modular Hydrogel Blätter für mikrostrukturierten Makro skaliert 3D Cellular Architektur

Zusammenfassung

Wir beschreiben die Herstellung von mikrostrukturierten Hydrogelplatten mit einem einfachen Prozess, der in einer freistehenden Form zusammengesetzt und manipuliert werden kann. Unter Verwendung dieser modularen Hydrogel-Platten kann ein einfaches makroskaliertes 3D-Zellkultursystem mit einer kontrollierten zellulären Mikroumgebung erzeugt werden.

Zusammenfassung

Hydrogele können auf der Mikrowaage unter Verwendung von Mikrofluid oder Mikrostrukturierungstechniken, um eine in vivo-ähnliche dreidimensionale (3D) Gewebegeometrie bereitzustellen strukturiert werden. Die erhaltenen 3D Hydrogelbasis zellulären Konstrukte wurden als Alternative zu Tierversuchen zur weitgehenden biologischen Studien, pharmakologischen Tests und Organtransplantationsanwendungen eingeführt. Obwohl auf Hydrogel-Basis und Fasern können leicht hergestellt werden, ist es schwierig, sie zum Wiederaufbau von Gewebe zu manipulieren. In diesem Video, beschreiben wir ein Herstellungsverfahren für mikro Alginat-Hydrogel Blättern, zusammen mit deren Montage ein Makro angelegte 3D-Zellkultursystem mit einem kontrollierten zellulären Mikroumgebung bilden. 200 um und mit präzisen Mikro - unter Verwendung einer Nebelform des Calcium-Geliermittel werden dünne Hydrogelfolien leicht mit einer Dicke im Bereich von 100 erzeugt. Zellen können dann mit der geometrischen Führung der Hydrogelfolien in gezüchtet werdenfreistehenden Bedingungen. Weiterhin kann die Hydrogelfolien leicht manipuliert werden mit einer Mikropipette mit einem End-Schnittspitze und kann durch Stapeln unter Verwendung einer gemusterten Polydimethylsiloxan (PDMS) Rahmen in mehrschichtigen Strukturen aufgebaut werden. Diese modularen Hydrogelfolien, die mit einem einfachen Verfahren hergestellt werden kann, gibt es Anwendungsmöglichkeiten der in vitro-Wirkstoffassays und biologische Untersuchungen, einschließlich funktionelle Studien von Mikro- und Makrostruktur und Geweberekonstruktion.

Einleitung

Hydrogele sind besonders vielversprechender Biomaterialien und sollen in grundlegende Biologie, pharmakologischen Tests und der Medizin wichtig. ¹ Biofabrication von Hydrogel-basierten zellularen Konstrukte wurde vorgeschlagen, um die Verwendung von Tierversuchen zu ^reduzieren, 2,3 ersetzen transplantierbaren ^Geweben, 4 und verbessern zellbasierte Assays. ^5,6 Wasser enthaltende (hydro-) viskoelastische Materialien (Gele) ermöglichen eine große Anzahl von Zellen, die eingekapselt und in einer Gerüststruktur, die 3D-zelluläre Mikroumgebung steuern aufrechterhalten werden. In Verbindung mit der Führung des mikrofluidischen ode....

Protokoll

1. Herstellung der mikrostrukturierten Formen und Hydrogele

1. Die gewünschten Mikrostufenmuster mit Su-8 auf der Oberfläche eines Silizium-Wafers über eine Standard zweistufige photolithographischen Technik ^15,17 zum Gießen PDMS Schimmelpilze. Das gezeigte Beispiel verwendet eine Leberläppchens artigen Maschenmuster (1).
2. Abwiegen PDMS und einer Härterlösung mit einem Verhältnis von 1: 5 (das heißt, 12,5 g PDMS und 2,5 g Härter).
3. Mischen Sie die 15 g der Lösung gründlich, entgast die Blasen in einer Vakuumkammer, und dann verbreiten die gemischte Lösung auf einen mikrostrukturierten Oberfläche der Siliz....

Ergebnisse

Wir haben die Herstellung und Manipulation von freistehenden Mobil Hydrogel Blättern beschrieben. Wie in Figur 1 gezeigt, hergestellt wir mikro PDMS Schimmelpilze und zellhaltige Hydrogel wurde auf die hydrophile Oberfläche dieser Formen und geladen vernetzt mit einem Luftbefeuchter, um eine aerosolierte Nebel von Geliermittel zu erzeugen. Nach der Freigabe aus den Formen wurden HepG2-Zellen in freistehender Hydrogelfolien mit verschiedenen Mustern (Abbildung

Diskussion

Dieses Protokoll liefert ein einfaches Verfahren zur Herstellung von modularen Hydrogelfolien und der Zusammensetzung und der 3D-Zellgerüste bilden.

Um eindeutige gemustert Alginat Strukturen in kurzer Zeit zu bauen, sollten wir eine Vernetzung Prozess, der ausreichend steif Strukturen erstellen können, die komplexen Mikrostrukturen aus der Form zu halten, sowie Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit der Zellen und den Stoffwechsel zu identifizieren. Wir haben ein Vernetzungsverfahren entwick.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Sylgard 184 Silikonelastomer Kit	Dow Corning Corporation	000000000001064291
Pluronic F-127	Sigma-Aldrich	P2443	Pulverförmiges nichtionisches Tensid
Alginsäure-Natriumsalz, niedrige Viskosität	Alfa Aesar	B25266
Calciumchlorid-Dihydrat	Sigma-Aldrich	C7902
Ultraschall-Luftbefeuchter	MediHeim	MH-2800	Modifizierte Ausrüstung, Maximale Sprühmenge: 250 ml/h
Nylon-Netzfilter hydrofilisch, 180 μ m	EMD Millipore	NY8H04700
Polycarbonat-Form			Kundenspezifische Form zur Herstellung eines PDMS-Rahmenmusters