Name: Custom-Engineered Tissue Culture Formen von gelasert meistern (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: Erfahren Sie eine schnelle, kostengünstige Methode zur Herstellung maßgeschneiderter PDMS-Formen für hydrogelbasierte Gewebekonstrukte. Diese Technik ermöglicht präzise geometrische Kontrolle für die Herzgewebe-Entwicklung und mechanische Analysen.

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Die Autoren erkennen Finanzierung von NIH R00 HL115123 und Brown University School of Engineering. Sie sind auch dankbar für die Braun-Design-Workshop und Chris Bull für die Ausbildung und Unterstützung bei der Laser-Cutter.

<ol><li>Qin, D., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography+for+micro-+and+nanoscale+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Soft lithography for micro- and nanoscale patterning.</a> Nat. Protoc. 5, 491(2010).</li>
<li>Rogers, J. A., Nuzzo, R. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702105007029">Recent progress in soft lithography.</a> Mater. Today. 8, 50-56 (2005).</li>
<li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+Lithography+in+Biology+and+Biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Soft Lithography in Biology and Biochemistry.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 3, 335-373 (2001).</li>
<li>Isiksacan, Z., Guler, M. T., Aydogdu, B., Bilican, I., Elbuken, C. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/26/3/035008">Rapid fabrication of microfluidic PDMS devices from reusable PDMS molds using laser ablation.</a> J. Micromechanics Microengineering. 26, 035008(2016).</li>
<li>Lee, K. Y., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11710233">Hydrogels for Tissue Engineering.</a> Chem. Rev. 101, 1869-1880 (2001).</li>
<li>Kloxin, A., Kloxin, C., Bowman, C., Anseth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+cellularly+responsive+hydrogels+and+their+experimental+determination%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater.+Deerfield+Beach+Fla%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of cellularly responsive hydrogels and their experimental determination.</a> Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. 22, 3484-3494 (2010).</li>
<li>Aubin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+3D+cell+alignment+and+elongation+in+microengineered+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Directed 3D cell alignment and elongation in microengineered hydrogels.</a> Biomaterials. 31, 6941-6951 (2010).</li>
<li>Jaiswal, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacancy-Driven+Gelation+Using+Defect-Rich+Nanoassemblies+of+2D+Transition+Metal+Dichalcogenides+and+Polymeric+Binder+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Vacancy-Driven Gelation Using Defect-Rich Nanoassemblies of 2D Transition Metal Dichalcogenides and Polymeric Binder for Biomedical Applications.</a> Adv. Mater. 29, (2017).</li>
<li>Lian, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+cardiomyocyte+differentiation+from+human+pluripotent+stem+cells+by+modulating+Wnt%2F%CE%B2-catenin+signaling+under+fully+defined+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Directed cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells by modulating Wnt/β-catenin signaling under fully defined conditions.</a> Nat. Protoc. 8, 162-175 (2013).</li>
<li>Boxshall, K., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sia.2274/abstract">Simple surface treatments to modify protein adsorption and cell attachment properties within a poly(dimethylsiloxane) micro-bioreactor.</a> Surf. Interface Anal. 38, 198-201 (2006).</li>
<li>Pins, G. D., Christiansen, D. L., Patel, R., Silver, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+collagen+fibers.+Influence+of+fibrillar+alignment+and+decorin+on+mechanical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of collagen fibers. Influence of fibrillar alignment and decorin on mechanical properties.</a> Biophys. J. 73, 2164-2172 (1997).</li>
<li>Pipan, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+antifibrinolytic+agents+on+the+life+span+of+fibrin+sealant%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Surg.+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of antifibrinolytic agents on the life span of fibrin sealant.</a> J. Surg. Res. 53, 402-407 (1992).</li>
<li>Roberts, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stromal+Cells+in+Dense+Collagen+Promote+Cardiomyocyte+and+Microvascular+Patterning+in+Engineered+Human+Heart+Tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Stromal Cells in Dense Collagen Promote Cardiomyocyte and Microvascular Patterning in Engineered Human Heart Tissue.</a> Tissue Eng. Part A. 22, 633-644 (2016).</li>
<li>Ye, K. Y., Sullivan, K. E., Black, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encapsulation+of+Cardiomyocytes+in+a+Fibrin+Hydrogel+for+Cardiac+Tissue+Engineering%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Encapsulation of Cardiomyocytes in a Fibrin Hydrogel for Cardiac Tissue Engineering.</a> JoVE. , (2011).</li>
<li>Zimmermann, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+Engineering+of+a+Differentiated+Cardiac+Muscle+Construct%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Tissue Engineering of a Differentiated Cardiac Muscle Construct.</a> Circ. Res. 90, 223-230 (2002).</li>
<li>McCain, M. L., Agarwal, A., Nesmith, H. W., Nesmith, A. P., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromolded+Gelatin+Hydrogels+for+Extended+Culture+of+Engineered+Cardiac+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Micromolded Gelatin Hydrogels for Extended Culture of Engineered Cardiac Tissues.</a> Biomaterials. 35, 5462-5471 (2014).</li>
<li>Hu, J. J., Chen, G. W., Liu, Y. C., Hsu, S. S. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11340-013-9826-2">Influence of Specimen Geometry on the Estimation of the Planar Biaxial Mechanical Properties of Cruciform Specimens.</a> Exp. Mech. 54, 615-631 (2014).</li>
<li>Munarin, F., Kaiser, N. J., Kim, T. Y., Choi, B. R., Coulombe, K. L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-Etched+Designs+for+Molding+Hydrogel-Based+Engineered+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+C+Methods%22%5BJournal%5D)">Laser-Etched Designs for Molding Hydrogel-Based Engineered Tissues.</a> Tissue Eng. Part C Methods. 23, 311-321 (2017).</li>
<li>Zhang, H., Chiao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-fouling+Coatings+of+Poly%28dimethylsiloxane%29+Devices+for+Biological+and+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Biol.+Eng%22%5BJournal%5D)">Anti-fouling Coatings of Poly(dimethylsiloxane) Devices for Biological and Biomedical Applications.</a> J. Med. Biol. Eng. 35, 143-155 (2015).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Maßgeschneiderte PDMS-Schimmel-Geometrien, die kompatibel mit Gewebekultur sind haben großen Nutzen in der Abstimmung wichtige technische Gewebeeigenschaften, z. B. Ausrichtung der Zellen, Diffusionsgeschwindigkeit und effektive Steifigkeit. Darüber hinaus sind diese Formen sehr nützlich für die Zubereitung von Geweben für Analyse-Anwendungen in denen Geometrie, wie mechanische Tests16,17ankommt. Vorbereitung dieser Geräte vom Laser geschnitten negative Meister-S...

In den letzten zwei Jahrzehnten wurde weiche Lithographie ausgiebig als Herstellung Technik verwendet, um wissenschaftliche Forschung, insbesondere in den Bereichen der Mikrofluidik, Materialforschung und Tissue engineering1,2zu unterstützen, 3. Replik-Formteil, in dem ein Objekt mit einer gewünschten Form aus einer Negativform master erstellt wird bietet eine bequeme und kostengünstige Verfahren zur Herstellung von positive PDMS repliziert, die für den Guss geformte Hydrogele verwendet werden kann. Jedoch die erforderliche negative Meister-Schimmel entstehen in der Regel mit Microfabrication Techniken, die sind in der Größe, begrenzt, teuer, zeitaufwendig, und benötigen sauberes Zimmer Platz und hoch entwickelte Ausrüstung. 3D-Druck bietet eine mögliche Alternative, zwar seine Nützlichkeit ist etwas eingeschränkt, aufgrund der begrenzten Auflösung günstigere Drucker und die chemischen Wechselwirkungen zwischen gemeinsamen 3D-Drucker Polymere und PDMS, die Aushärtung hemmen können.
Laser Cutter Systeme in der Lage sowohl schneiden und Ätzen Materialien wie Kunststoff, Holz, Glas und Metall sind vor kurzem drastisch weniger teuer und daher leichter zugänglich für die Herstellung von Recherche-Tools geworden. Handelsgüte Laserschneidanlagen sind in der Lage, die Herstellung von Objekten auf der Zentimeter-Skala mit minimalen Funktionen kleiner als 25 µm und weitere erfordern minimale Ausbildung, Fachwissen und Zeit zu verwenden. Während Laser-Ablation von PDMS in der Herstellung der Mikrofluidik Geräte verwendet wurde, hat nach unserer Kenntnis keine Handschrift ein Prozesses beschrieben durch welche Millimeter und Zentimeter Skala Formen aus lasergeschnittenen negative Meister-Schimmel4 gefertigt werden können .
Wir haben diese Technik verwendet, in erster Linie auf um die Form der technischen Gewebe zu manipulieren, um Nährstoff Diffusion, zelluläre Ausrichtung und mechanischen Eigenschaften5,6,7zu verbessern. Allerdings ermöglicht die Vielseitigkeit dieser Technik für den Einsatz in allen Bereichen wo geformte Hydrogele von Interesse, wie Drogen Lieferung und Material Science Forschung8 sind. Mit Zugriff auf ein Laser-Cutter, PDMS Schimmel Wiederholungen gemacht werden können für nahezu jede Geometrie ohne Überhänge (die Entfernung ohne eine mehrteilige Form, die außerhalb des Rahmens dieses Manuskriptes ist hemmen würde) und das passt in den Dimensionen des Laser-Bettes.

<table><tbody><tr><td>Item</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rinderfibrinogen</td><td>Sigma</td><td>F8630-5G</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Rinderthrombin</td><td>Sigma</td><td>T6634-250UN</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Rinderaprotinin</td><td>Sigma</td><td>10820-25MG</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Rattenschwanzkollagen I, 4 mg/ml</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5153-100MG</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Sodimchlorid</td><td>Fisher</td><td>BP358-10</td><td></td></tr><tr><td>Konstrukte PBS</td><td>Life Technologies</td><td>14190-250</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Feine Pinzetten</td><td>Fine Science Tools</td><td>11252-20</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Sylgard 184 Silikonelastomer</td><td>Corning</td><td>4019862</td><td>PDMS Formen Laborband</td></tr><tr><td></td><td>Fisher</td><td>15-901-5R</td><td>PDMS Formen</td></tr><tr><td>Acryl, 1/4" dick</td><td>McMaster-Carr</td><td>8560K356</td><td>PDMS Formen</td></tr><tr><td>HEPES Puffer, 1 M</td><td>Sigma</td><td>H3537-100ML</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>RPMI 1640 Medium, Pulver</td><td>Fisher</td><td>31800-089</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Calciumchlorid-Dihydrat</td><td>Fisher</td><td>AC423520250</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Magnesiumchlorid-Hexahydrat</td><td>Fisher</td><td>M33 500</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Kaliumchlorid</td><td>Sigma</td><td>P9541-500G</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Natriumphosphat zweibasisches Heptahydrat</td><td>Sigma</td><td>S9390-500G</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>Glukose</td><td>Sigma</td><td>G5767-25G</td><td>Konstrukte</td></tr><tr><td>OCT</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td>Histologie</td></tr><tr><td>Gefrorene Blockformen</td><td>VWR</td><td>25608-916</td><td>Histologie</td></tr><tr><td>Hämatoxylin</td><td>Fischer</td><td>3530 1</td><td>Histologie</td></tr><tr><td>Eosin Y</td><td>Fisher</td><td>AC152880250</td><td>Histology</td></tr><tr><td>Fast Green FCF</td><td>Fisher</td><td>AC410530250</td><td>Histology</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Illustrator</td><td>Adobe Systems</td><td></td><td>Vektorgrafiken</td></tr><tr><td>Inkscape</td><td>(Open Source)</td><td></td><td>Vektorgrafiken</td></tr><tr><td>UCP (Universal Control Panel)</td><td>Universal Laser Systems</td><td></td><td>Laser Cutter Interface</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PLS6.75 Laser Cutter</td><td>Universal Laser Systems</td><td></td><td>Laser Cutter</td></tr><tr><td>Mikromechanischer Analysator</td><td>Aurora Scientific</td><td>1530A mit 5 mN Wägezelle</td><td>Mechanische Analyse</td></tr></tbody></table>

custom-engineered tissue culture formen von gelasert meistern

Custom Engineered Tissue Culture Molds from Laser-etched Masters

Wie das Gebiet des Tissue Engineering weiterhin Reifen hat, gab es verstärktes Interesse an eine Vielzahl von Parametern, Gewebe, einschließlich Gewebe Form. Gewebe-Shape auf das Mikrometer Zentimeter maßstabsgetreu zu manipulieren kann direkte Ausrichtung der Zellen, effektive mechanische Eigenschaften zu ändern, und Beschränkungen in Bezug auf Nährstoff Verbreitung. Darüber hinaus kann das Gefäß, in dem ein Papiertaschentuch bereit ist, vermitteln mechanische Einschränkungen auf das Gewebe, wodurch Spannungsfelder, die weiter die Zelle und die Matrix-Struktur beeinflussen können. Geformtes Gewebe mit hoch reproduzierbare Abmessungen haben auch Dienstprogramm für in-vitro- Assays in welche, die Probe Maße kritisch, wie ganze Gewebe mechanische Analyse sind.
Dieses Manuskript beschreibt eine alternative Herstellungsverfahren unter Verwendung negative Meister-Schimmel aus Acryl Laser geätzten vorbereitet: diese Formen gut mit Polydimethylsiloxan (PDMS) durchführen, ermöglichen Designs mit den Maßen auf den Zentimeter Umfang und Funktion Größen kleiner als 25 µm und kann sein schnell konstruiert und gefertigt zu einem niedrigen Preis und mit minimaler Kompetenz. Die minimale Zeit und Kosten Anforderungen ermöglichen Laser geätzten Formen schnell auf wiederholt werden, bis ein optimales Design feststeht und einfach jedem Assay von Interesse, einschließlich derjenigen über den Bereich des Tissue Engineerings angepasst werden.

Die Optik der Laser-Cutter erzeugen geätzte Bereiche Abmessungen wie Ätzen Tiefe steigt geringfügig zurückgegangen, und Ergebnisse im Formenbau Wände mit einer sehr feinen Fase wegen zur Verjüngung des Laserstrahls. Dies wird dazu beitragen, das Entfernen der Besetzung PDMS Formen zu erleichtern, aber sollte sorgfältig geprüft werden, wenn negative Meister-Schimmel sehr tief geätzt (&gt; 6 mm) sind erforderlich (Abbildung 1).
<p class="jove_content" fo:ke...

Hier präsentieren wir Ihnen eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode zur Herstellung von benutzerdefinierten Polydimethylsiloxan-Formen, die für die Herstellung von Hydrogel-basierte Technische Gewebe mit komplexen Geometrien verwendet werden können. Wir beschreiben außerdem Ergebnisse aus mechanischen und histologischen Bewertungen auf veränderter kardialen Gewebe hergestellt, mit dieser Technik durchgeführt.

Custom-Engineered Tissue Culture Formen von gelasert meistern

As the field of tissue engineering has continued to mature, there has been increased interest in a wide range of tissue parameters, including tissue ...

Diese Methode kann die Forschung im Bereich des Tissue Engineering im Zusammenhang mit der Gewebeentwicklung, der Zellausrichtung und der mechanischen Analyse von Polymeren und künstlich hergestellten Geweben erleichtern. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie kostengünstig, einfach zu bedienen und schnell ist. Wir haben diese Technik in meinem Labor entwickelt, weil die geometrische Kontrolle von künstlich hergestellten Geweben im Feld nicht durchgeführt wurde, und wir sahen die dringende Notwendigkeit, translational über die Vergrößerung von gezüchteten Geweben nachzudenken.Diese Technik ermöglicht es uns, die Vorteile geometrischer Warteschlangen für die Zellphysiologie und künstlich hergestellte Gewebe durch Herstellungstechniken mit Stiften und einer Vielzahl von Formen zu nutzen. Diese Methode kann Einblicke in die Produktion von künstlich hergestellten Geweben mit kontrollierter Größe, Form und Ausrichtung geben. Es kann auch auf verschiedene Krankheitsmodelle, die personalisierte regenerative Medizin und die Translation von künstlich hergestellten Geweben in präklinische Studien angewendet werden.Beginnen Sie damit, ein Vektorgrafikprogramm auf einem Comput

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Bioengineering

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Wir entwickelten eine neuartige Multi-Kompartiment-Neuron Co-Kultur Mikrosystem-Plattform für in-vitro-ZNS-Axon-Glia-Interaktionen Forschung. Die Plattform ist in der Lage die Durchführung von bis zu sechs unabhängigen Experimenten parallel und wurde unter Verwendung eines neu entwickelten Makro / micro hybrid Herstellungsverfahren.

Ein Multi-Kompartiment-ZNS-Neuron-Glia-Co-Kultur mikrofluidischen Plattform

In diesem Protokoll, zeigen wir die Herstellung eines Mikroaktor Reihe von vertikal versetzt zum Thema, die die Technologie basiert, und wie diese Basistechnologie können modifiziert werden, um High-Throughput-mechanisch dynamischen Zellkultur in beiden zweidimensionalen und dreidimensionalen Kultur durchzuführen Paradigmen.

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Eine Abschottung mikrofluidischen Vorrichtung zur Untersuchung von Krebsstammzellen Migration beschrieben. Diese neuartige Plattform schafft eine tragfähige zellulären Mikroumgebung und ermöglicht mikroskopische Visualisierung der lebenden Zelle Fortbewegung. Höchst beweglich Krebszellen isoliert sind, um molekularen Mechanismen von aggressiven Infiltration, was möglicherweise zur wirksameren zukünftige Therapien.

Evaluation of Cancer Stem Cell Migration Mit Abschottung Mikrofluidiksysteme und Live Cell Imaging

Dieser Artikel beschreibt eine vielseitige Methode zur cell-derived Gewebe Ringe durch zelluläre self-assembly erstellen. Glatte Muskelzellen in ringförmige Agarose Brunnen sammeln und Vertrag robust dreidimensionale (3D-) Gewebe innerhalb von 7 Tagen bilden ausgesät. Millimeter-Skala Gewebe Ringe sind förderlich für die mechanische Prüfung und dienen als Bausteine ​​für Gewebe Montage.

Directed Cellular Self-Assembly to Cell-Derived Tissue Ringe für biomechanische Analyse und Tissue Engineering Fabricate

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Technik Dreidimensionale Epithelgewebe Eingebettet in extrazellulären Matrix

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Hier wird ein Protokoll zur Erzeugung von künstlichem Bindegewebe für eine Parallelkultur von 48 Geweben in einer Multi-Well-Platte mit Doppelpolen vorgestellt, die für mechanistische Studien, Krankheitsmodellierung und Screening-Anwendungen geeignet ist. Das Protokoll ist kompatibel mit Fibroblasten aus verschiedenen Organen und Spezies und wird hier mit menschlichen primären kardialen Fibroblasten veranschaulicht.

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