Chip-basierte dreidimensionale Zellkultur in perfundierten Micro-Bioreaktoren

Summary

Wir beschreiben eine Chip-basierte Plattform für die dreidimensionale Kultivierung von Zellen in Mikro-Bioreaktoren. Ein Chip kann bis zu 10 Mio. Zellen, die unter genau definierten Bedingungen im Hinblick auf die Strömung, Sauerstoffspannung etc. in einem sterilen, geschlossenen Kreislauf kultiviert werden können.

Abstract

Wir haben eine Chip-basierte Zellkultur-System für die dreidimensionale Kultivierung von Zellen entwickelt. Der Chip ist in der Regel von nicht-biologisch abbaubaren Polymeren, zB Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat durch Mikro-Spritzgießen, Mikro Heißprägen oder Mikro-Tiefziehen hergestellt. Aber kann es auch aus biologisch abbaubaren Polymeren hergestellt werden. Seine Abmessungen sind 0,7 1 x 20 x 20 x 0,7 1 mm (HxBxT). Die wichtigsten Merkmale der verwendeten Chips werden entweder ein Raster von bis bis 1156 Kubik Mikro-Containern (cf-Chip) jedes von der Größe 120-300 x 300 x 300 μ (HxBxT) oder runde Vertiefungen mit einem Durchmesser von 300 μ und einer Tiefe von 300 μ (r-Chip). Das Gerüst kann Haus 10 Mio. Zellen in einer dreidimensionalen Konfiguration. Für eine optimale Nährstoff-und Gasversorgung, ist der Chip in einem Bioreaktor Gehäuse eingesetzt. Der Bioreaktor ist Teil eines geschlossenen Kreislauf steril, dass in der einfachsten Konfiguration, zusätzlich von einer Walze Pumpe und ein Medium-Reservoir mit einer Gasversorgung besteht. Der Bioreaktor kann in Perfusion, Superfusion, oder sogar ein Mischbetrieb gefahren werden. Wir haben erfolgreich Zelllinien sowie primäre Zellen über einen Zeitraum von mehreren Wochen kultiviert. Für Ratten primären Leberzellen konnten wir einen Erhalt der organotypischen Funktionen für mehr als 2 Wochen zeigen. Für hepatozellulären Karzinom-Zelllinien konnten wir zeigen die Induktion von Leber-spezifische Gene nicht oder nur geringfügig in Standard-Monolayer-Kultur zum Ausdruck gebracht. Das System könnte auch nützlich sein, wie eine Stammzelle Anbausystem seit der ersten Differenzierung Experimente mit Stammzell-Linien waren viel versprechend.

Protocol

Dieses Papier beschreibt die Verwendung eines Chip-basierte Plattform (Abb. 1) für die dreidimensionale Kultivierung von Zelllinien sowie primäre Zellen. Da viele Zellen exprimieren organotypischen Funktionen nur in einer 3D-Umgebung zu tun, haben wir ein Polymer-Chip, ein Gerüst, auf die die Zellen können in alle Raumrichtungen haften bietet entwickelt, und das kann in einem Bioreaktor Gehäuse für die Steuerung der Strömung montiert werden , Sauerstoffspannung etc. Je nach Versuchsanordnung kann die Oberfläche des Polymers durch verschiedene Techniken, zB UV-Bestrahlung, PECVD, γ-Pfropfen oder konventionelle Nasschemie geändert werden.

Discussion

Wir haben eine Chip-basierte Plattform für die dreidimensionale Kultivierung von Zellen in aktiv durchströmten micro Bioreaktoren entwickelt. Die Chips können aus biologisch nicht abbaubaren sowie biologisch abbaubare Polymere, die durch Mikro-Spritzguss, Heißprägen sowie Mikro Warmformtechniken ³ hergestellt werden. Je nach Versuchsanordnung kann die Oberfläche des Polymers durch UV-Bestrahlung ⁴ modifiziert werden. Hepatocyte Zelllinien sowie primäre Rattenhepatozyten erfolgreich in diese Geräte angebaut werden, wie .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Zellen	Sonstiges	ATCC	HB-8065
Kollagen I aus Rattenschwanz	Reagenz	Roche Gruppe	11 179 179 001
PARIS Kit	Reagenz	Ambion	AM1921
Syto16	Reagenz	Invitrogen	S7578
Antizytokeratin 18	Antikörper	Abcam	ab668	Primäres Ab, Maus monoklonal, verwendet 1/100 in PBS
Anti-E-Cadherin	Antikörper	Abcam	ab1416	Primäres Ab, Maus monoklonal, verwendet 1/50 in PBS.
Ziegen-Anti-Albumin-Reagenz		Bethyl Laboratories	E80-129	Primäres Ab, Ziegen-Anti-Human-Albumin, verwendet 1/200 in PBS
Kaninchen Anti-Maus-IgG1-Antikörper		Invitrogen	A11059	Sekundäres Ab, Alexa-Mehl 488 konjugiert, verwendet 1/100 in PBS + 0,5 % BSA
Cy3 Anti-Ziegen-IgG-Reagenz		Jackson ImmunoResearch	705-165-003	Cy3 AffiniPure Esel a-Ziege IgG Ab, verwendet 1/700 in PBS + 0,5 % BSA