Methodenartikel

3D Microtissues für injizierbare Regenerative Therapie und Hochdurchsatz-Drogen-Screening

DOI:

10.3791/55982

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4. Oktober 2017

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1Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Tsinghua University, 2Collaborative Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, 3School of Life Sciences, Tsinghua University

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von elastischen 3D makroporöse Microcryogels durch die Integration von Microfabrication mit Cryogelation Technologie. Beim Laden mit Zellen, entstehen 3D Microtissues, die kann leicht injizierte in Vivo , regenerative Therapie zu erleichtern oder zu Arrays für in-vitro- Hochdurchsatz-Drogen-Screening montiert.

Zusammenfassung

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Um traditionelle 2D Zellkultur auf 3D Zellkultur zu aktualisieren, haben wir Microfabrication integriert, mit Cryogelation Technologie, makroporösen Microscale Cryogels (Microcryogels), zu produzieren, die mit einer Vielzahl von Zelltypen, 3D Microtissues bilden geladen werden kann. Hier präsentieren wir Ihnen das Protokoll um vielseitige 3D Microtissues und ihre Anwendungen in regenerative Therapie und Drogentest zu fabrizieren. Größe und Form-steuerbare Microcryogels kann auf ein Array Chip fabriziert werden die geernteten off-Chip als einzelne Zelle geladen Träger für injizierbare regenerative Therapie oder weiter auf dem Chip in 3D Microtissue Arrays für Hochdurchsatz-montiert werden Drogen-Screening. Aufgrund der hohen elastischen diese Microscale Cryogels weisen die 3D Microtissues große Injectability für die minimal-invasiv-Therapie durch Schutz der Zellen vor mechanischen Querkraft beim Einspritzen. Dadurch verstärkte Zelle überleben und therapeutische Wirkung im Mausmodell Extremität Ischämie. Unterdessen erleichtert die Montage des 3D Microtissue Arrays in einem Standardformat 384-Multi-Well die Verwendung von gemeinsamen Laboreinrichtungen und Geräte, Hochdurchsatz-Drogen-screening auf dieser vielseitigen 3D Zelle-Kultur-Plattform ermöglicht.

Einleitung

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Traditionelle Zellkultur auf abgeflachte zweidimensionale (2D) Oberflächen, wie z.B. einer Kulturschale oder Multi-well-Platten, kann kaum Zelle Verhaltensweisen in der Nähe ihrer Heimat Bundesstaaten entlocken. Genaue Rekapitulation der native zellulären Mikroumgebungen, die von verschiedenen Zelltypen, extrazellulären Matrizen und bioaktiven lösliche Faktoren im dreidimensionalen (3D) Architekturen1,2,3 umfassen ,4, unbedingt Biomimicking Gewebe in Vitro für Anwendungen im Tissue engineering, regenerative Medizin, konstruieren gr....

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Protokoll

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Tierversuche folgte strengen Protokoll von der Tier-Ethik-Kommission auf Zentrum Biomedizinische Analytik, Tsinghua Universität zugelassen. Unter Zustimmung der Ethik-Kommission, menschlichen Fettgewebe aus Abteilung der plastischen Chirurgie von Peking Union Hospital mit Einwilligung der Patienten gewonnen.

1. Herstellung von 3D Microcryogels

  1. , Konstruktion und Fertigung von Microstencil Array Chips
    1. Verwendung einer kommerziellen Software Design Arrays von bestimmten Geometrien wie Kreise, Ellipsen, Dreiecke oder Kleeblätter 14, je nachdem Nachanmeldung.
      Hinweis: Finden ....

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Ergebnisse

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Herstellung und Charakterisierung von Microcryogels für 3D Microtissue Bildung.

Nach diesem Protokoll Microcryogels Form der 3D Microtissues und individuellen Microcryogels oder Microcryogel Arrays hergestellt wurden, und wurden in regenerative Therapie und Drogen-screening bzw. (Abbildung 1) angewendet. Microstencil Array Chips aus PMMA hergestellt wurden als Micromolds für Microcr.......

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Diskussion

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Regenerative Medizin und in-vitro- Modelle für Drogen-Screening sind zwei wichtige Anwendungen für Tissue engineering5,6,7,8,9. Während diese beiden Anwendungen sehr unterschiedliche Bedürfnisse haben, liegt eine Gemeinsamkeit zwischen ihnen in der Notwendigkeit für eine weitere biomimetische Kultivierung Zustand Zelle Funktionen19

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde finanziell unterstützt von der National Natural Science Foundation of China (Stipendien: 81522022, 51461165302). Die Autoren möchten alle Du Lab-Mitglieder für allgemeine Unterstützung zu erkennen.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
GelatinesigmaG7041Alle anderen Reagenzien wurden, sofern nicht anders angegeben, von Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) gekauft.
Glutaraldehyd J& K902042Wird als Vernetzer bei der Aufbereitung von Material verwendet.
Deckglas (24 x 50 mm)CITOGLASS, China10212450CZum Schaben von Cursorlösung auf Mikroschablonen-Array-Chips.
Natrium  Borhydrid, NaBH4Beijing Chemical Works116-8Zum Wegwaschen von restlichem Glutaraldehyd nach der Gelierung.
VakuumbehälterChinaVC8130Zur Konservierung von Mikrogelen unter Vakuum.
Polymethylmethacrylat (PMMA) Platten Sunjin Electronics Co., Ltd, ChinaGewöhnliche PMMA-Bleche.
Rayjet LasersystemRayjet, AustralienRayjet 50 C30Zum Gravieren von PMMA-Platten zur Formung von Vertiefungen.
PlasmareinigerMycro Technologies, USAPDC-32GUm PMMA hyphophil zu machen.
LyophilisiererBoyikang, ChinaSC21CLZum Lyophilisieren von Materialien.
Trypanblaue Lösung (0,4%)Zhongkekeao, ChinaDA0065Zum Färben von Mikrogelen.
DoxorubicinhydrochloridENERGY CHEMICAL, ChinaA01E0801360010Zur Prüfung der Arzneimittelresistenz von Zellen in 2D- oder 3D-Mikrogel.
Lebend/tot-AssayDojindo Molecular Technologies (Kumamoto, Japan)CS01-10Zur Unterscheidung von lebenden und toten Zellen.
Zelltiter-BlauPromega (Wisconsin, USA).G8080Zur Prüfung der Lebensfähigkeit von Zellen.
ZellsiebBD Biosciences, USA352360Zum Sammeln von Mikrogelen.
D-LuciferinSYNCHEM (Germany)s039Zum Heften von Zellen.
RasterelektronenmikroskopFEI, USAQuanta 200Zur Charakterisierung der Mikrogelmorphologie.
  Mechanische PrüfmaschineBose, USA3230Zur Messung mechanischer Merkmale.
Programmierbare Spritzenpumpe World Precision Instruments, USAALADINI 1000Zur Prüfung der Injaktabilität.
Digitales KraftmessgerätHBO, Yueqing Haibao Instrument Co., Ltd., ChinaH-50 Um die Injactabiliy zu testen.
Ethylenoxid-SterilisationssystemAnprolene, Anderson Sterilization, Inc., Haw River, NCAN74iZur Sterilisation von Mikrogelen mit Ethylenoxidgas.
Mikroplatten-ReaderMolecular Devices, USAM5Zur Messung der Fluoreszenzintensität in Microarrays.
KonfokalmikroskopNikon, JapanA1RsiZur Beobachtung der Zellverteilung in 3D.
Xenogen  Lumina II BildgebungssystemCaliper Life Sciences, USAIVISZur Verfolgung von Zellen bei Tieren.
Flüssige ArbeitsstataionAprikosen-Design, USAS-PipetteZum Laden von Medium oder Zellsuspension mit hohem Durchsatz.
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Referenzen

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  1. Cukierman, E., Pankov, R., Stevens, D. R., Yamada, K. M. Taking cell-matrix adhesions to the third dimension. Science. 294 (5547), 1708-1712 (2001).
  2. Abbott, A. Cell culture: biology's new dimension. Nature. 424 (6951), 870-872 (2003).
  3. Loessner, D., et al.

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Schlagwörter

Herstellung von MikrokryogelenKryogelierungstechnologieGelatine Mikrokryogelezellbeladene Tr gerOn Chip AssemblierungMaus Gliedma enisch mieResazurin Assay

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