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Cultura tradicional de la célula en aplanado superficies de dos dimensiones (2D), como una placa de cultivo o placas de varios pocillos, apenas puede provocar comportamientos celulares cerca de sus Estados nativos. Precisa recapitulación de microambientes celulares nativos, que forman parte de diversos tipos de células, matrices extracelulares y factores solubles bioactivos en arquitecturas (3D) tridimensional1,2,3 ,4, es esencial para construir biomimicking tejidos en vitro para aplicaciones en medicina regenerativa, ingeniería de tejidos, biología fundamental de investigación y drogas descubrimiento5,6,7 ,8,9.
En lugar de cultivo celular 2D, cultivo celular 3D es ampliamente utilizado para avanzar la micro arquitectura biomimética y características funcionales de las células cultivan en vitro. Es un método de cultura popular celular 3D agregadas células en esferoides7,8,9,10. Esferoides celulares podrían ser inyectados a los tejidos lesionados con mayor retención celular y la supervivencia en comparación con la inyección de células dispersas. Sin embargo, inevitable lesión mecánica impuesta en las células por la fuerza de esquileo flúida durante la inyección y tamaños no uniformes esferoide llevan al pobre celular efectos terapéuticos11,12,13. Del mismo modo, la inherente falta de uniformidad durante la agregación de esferoides ha hecho su traducción a 3D celular alto rendimiento de detección de drogas difíciles10.
Otro método para el cultivo celular 3D se logra con la ayuda de biomateriales, que por lo general encapsula las células en acuosos hidrogeles o andamios porosos. Permite una mayor flexibilidad en la construcción de arquitecturas 3D. Para la terapia, las células encapsuladas en andamios a granel se entregan generalmente al cuerpo animal a través de implantes quirúrgicos, invasivos y traumáticos, por lo tanto restringiendo su traducción amplia al paciente. Por otro lado, acuosos hidrogeles permiten terapia mínimamente invasiva mediante la inyección de células suspendidas en solución precursora de hidrogel en cuerpos de animales, lo que en situ la gelificación a través de termo-, reticulación química o enzimática11. Sin embargo, como las células se entregan mientras que los precursores de hidrogel son todavía en un estado acuoso, están también expuestos a esquileo mecánico durante la inyección. No sólo esto, reticulación química o enzimática durante la gelación en situ de hidrogel también podría imponer daño a las células dentro de. Para la detección de drogas, cultivos celulares asistida biomaterial problemas con uniformidad, capacidad de control y rendimiento. Utilizando hidrogeles, las células normalmente participan durante la gelificación, por el cual el proceso puede afectar la función y viabilidad de las células. Congelación durante la siembra de células también impide el uso por la mayoría de equipos de alto rendimiento, puesto que el hidrogel deba conservarse en hielo para evitar la congelación antes de la siembra de la célula, y el hidrogel puede atasc dispensadora de puntas, que son generalmente muy delgadas para asegurar la exactitud de proyección de alto rendimiento. Andamios de formados potencialmente podrían separar procedimientos de fabricación del biomaterial de cultivo celular, sin embargo la mayoría están disponibles como materiales a granel con relativamente bajo rendimiento14productos a base de andamio.
Para superar algunas de las deficiencias de los actuales métodos de cultura 3D, hemos desarrollado una tecnología de microfabricación-cryogelation integrado para fabricar un microcryogel estándar y fácil de usar array chip15. En este protocolo, gelatina es seleccionada para ejemplificar la técnica de fabricación de microcryogel ya que es biocompatible, degradable, rentable, y ninguna modificación adicional se requiere para la fijación de la célula. Otros polímeros de fuentes naturales o sintéticas también podrían utilizarse para la fabricación, dependiendo de la aplicación. Mediante esta tecnología, podemos fabricar microcryogels miniatura y muy elástico con controlable tamaño, forma y diseño. Cuando está cargado con una variedad de tipos de la célula, microtissues 3D podría formado para diversas aplicaciones. Estas características únicas permiten inyectabilidad deseado, protección celular y retención dirigida después de la inyección en vivo para mayor efectos terapéuticos. No sólo esto, la microcryogels podría ser procesado más lejos para formar matrices de microtissue 3D que son compatibles con el equipo común de laboratorio e instrumentos para realizar el cultivo celular de alto rendimiento para detección de drogas versátil y otros ensayos celulares. Aquí, vamos detallamos el proceso de fabricación de microcryogels y su posterior tratamiento como microtissues 3D individuales o conjuntos de microtissue 3D para dos aplicaciones importantes, terapia celular y detección de drogas, respectivamente10,15 .