3D-Druck von In-vitro-Hydrogel-Mikroträgern durch abwechselnd viskos-inertiales Kraft-Jetting

Zusammenfassung

Hier wird eine milde 3D-Drucktechnik vorgestellt, die durch abwechselnd viskos-inertiale Kräfte angetrieben wird, um den Bau von Hydrogel-Mikroträgern zu ermöglichen. Hausgemachte Düsen bieten Flexibilität und ermöglichen einen einfachen Austausch für verschiedene Materialien und Durchmesser. Zellbindende Mikroträger mit einem Durchmesser von 50-500 μm können erhalten und für die weitere Kultivierung gesammelt werden.

Zusammenfassung

Microcarrier sind Kügelchen mit einem Durchmesser von 60-250 μm und einer großen spezifischen Oberfläche, die üblicherweise als Träger für großflächige Zellkulturen verwendet werden. Die Mikrocarrierkulturtechnologie ist zu einer der Haupttechniken in der zytologischen Forschung geworden und wird häufig im Bereich der großflächigen Zellexpansion eingesetzt. Es hat sich auch gezeigt, dass Mikrocarrier eine immer wichtigere Rolle bei der In-vitro-Tissue-Engineering-Konstruktion und beim klinischen Arzneimittelscreening spielen. Aktuelle Methoden zur Herstellung von Mikrocarriern umfassen mikrofluidische Chips und Tintenstrahldruck, die oft auf einem komplexen Strömungskanaldesign, einer inkompatiblen Zweiphasenschnittstelle und einer festen Düsenform beruhen. Diese Methoden stehen vor den Herausforderungen komplexer Düsenverarbeitung, unbequemer Düsenwechsel und übermäßiger Extrusionskräfte, wenn sie auf mehrere Biotinten angewendet werden. In dieser Studie wurde eine 3D-Drucktechnik, die als alternierende viskos-inertiale Kraftstrahlung bezeichnet wird, angewendet, um den Bau von Hydrogel-Mikroträgern mit einem Durchmesser von 100-300 μm zu ermöglichen. Anschließend wurden Zellen auf Mikroträgern ausgesät, um Tissue-Engineering-Module zu bilden. Im Vergleich zu bestehenden Verfahren bietet diese Methode einen freien Düsenspitzendurchmesser, flexibles Düsenschalten, freie Kontrolle der Druckparameter und milde Druckbedingungen für eine Vielzahl von bioaktiven Materialien.

Einleitung

Mikroträger sind Kügelchen mit einem Durchmesser von 60-250 μm und einer großen spezifischen Oberfläche und werden üblicherweise für die großflächige Kultur von Zellen ^verwendet1,2. Ihre äußere Oberfläche bietet reichlich Wachstumsstellen für Zellen, und das Innere bietet eine Stützstruktur für die räumliche Proliferation. Die sphärische Struktur bietet auch Komfort bei der Überwachung und Kontrolle von Parametern, einschließlich pH-Wert, _O2 und Konzentration von Nährstoffen und Metaboliten. In Kombination mit Rührkessel-Bioreaktoren können Mikrocarrier im Vergleich zu herkömmlichen Kulturen höhere ....

Protokoll

1. Zellkultur

1. Ergänzen Sie das modifizierte Minimum Essential Medium (H-DMEM) von Dulbecco mit 10% fetalem Rinderserum (FBS), 1% nicht essentieller Aminosäurelösung (NEAA), 1% Penicillin G und Streptomycin sowie 1% Glutaminpräparat als Kulturmedium für A549-Zellen.
2. Kultur von A549-Zellen in einem CO2-Inkubator bei 37 °C und mit 5% _CO2
3. Dissoziieren Sie Zellen für die Subkultur mit Trypsin bei etwa 80% Konfluenz.
   1. Verwenden Sie 3 ml Trypsin, um die Zellen im T75-Kulturkolben bei 37 °C für 3 min zu behandeln, und fügen Sie dann 6 ml Kulturmedium hinzu, um die Trypsinisierung zu stoppen.
   2. Pipettieren Si....

Ergebnisse

Druckköpfe mit unterschiedlichen Konvergenzraten und Durchmessern wurden hergestellt, um den Druck mehrerer Arten von Materialien zu erreichen. Die mit zunehmender Zugfestigkeit erhaltenen Düsen sind in Abbildung 1B dargestellt. Die Düsen wurden in drei Bereiche unterteilt: Reservoir (III), Kontraktion (II) und Druckkopf (I). Das Reservoir war der unverarbeitete Teil der Düse, in dem die Flüssigkeit statischen Druck und Bioink-Input für den Druck lieferte. Der Kontraktionsbereich war der Hau.......

Diskussion

Das hier beschriebene Protokoll enthält Anweisungen für die Herstellung von Multitypen von Hydrogel-Mikroträgern und die anschließende Zellaussaat. Im Vergleich zu mikrofluidischen Chip- und Inkjet-Druckverfahren bietet der AVIFJ-Ansatz zum Bau von Mikrocarriern eine größere Flexibilität und Biokompatibilität. Eine unabhängige Düse ermöglicht den Einsatz einer breiten Palette von Leichtbaudüsen, einschließlich Glasmikropipetten, in diesen Drucksystemen. Die hochgradig kontrollierbare Verarbeitung ermöglicht es, Parameter.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
A549 Zellen	ATCC	CCL-185	Humane nicht-kleinzellige Lungenkrebs-Zelllinie
Hellfeldmikroskop	Olympus	DP70
Konfokales Mikroskop	Nikon	TI-FL
Fötales Rinderserum, FBS	BI	04-001-1ACS
Gelatine	SIGMA	G1890
Glas-Mikropipetten	Sutter Instrument	b150-110-10
GlutaMAX	GIBCO	35050-061
H-DMEM	GIBCO	11960-044	Dulbecco's modifiziertes Adlermedium
Meerrettichperoxidase Pulver	SIGMA	P6782
Hydrophobemittel	3M	PN7026	Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers und verwenden Sie es nach der Verdünnung
Mikroschmiedegerät	narishige	MF-900
Nicht-essentielle Aminosäuren, NEAA	GIBCO	11140-050	nicht-essentielle Aminosäuren
Penicillin G und Streptomycin	GIBCO	15140-122
Petrischale	SIGMA	P5731-500EA
Abzieher	Sutter Instrument	P-1000
Natriumalginat	SIGMA	A0682
Trypsin	GIBCO	25200-056
Typ I Kollagenlösung aus Rattenschwanz	SIGMA	C3867