$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Este sistema permite la simple fabricación modificada para requisitos particulares de agarosa célula siembra pozos que permite a la célula autoensamblado de 3D en forma de anillo diseñado tejidos. Impresión 3D permite mejor resolución y una mayor flexibilidad en diseño de moldes de policarbonato, donde las dimensiones están limitadas por los tamaños disponibles de la herramienta de mecanizado. Con una impresora 3D de alta resolución, pueden imprimirse las paredes tan delgadas como 0,254 mm, y dimensiones del canal son limitadas solamente por la resolución de la impresora (15.2 μm de resolución para estos estudios). Por lo general, fresas CNC a menos de 0,3 mm no son comercialmente disponible, por lo que no es posible crear canales de anchuras más pequeñas. Micro-fresado puede producir características más pequeñas, aunque el equipo necesario puede ser prohibitivamente caro o inaccesible a muchos laboratorios de investigación biomédica. Curvatura y las dimensiones del canal están limitadas también por la forma de la punta de fresa. Además, características tales como ángulo o paredes cónicas no son posibles, y pequeñas características pueden romperse durante el proceso de mecanizado.
Planos CAD pueden modificarse fácilmente para producir moldes 3D impreso y negativos PDMS de dimensiones personalizables. Figura 3 describe las dimensiones de nuestros actual 2 mm post 3D impreso moldes, en comparación a las anteriores iteraciones de diseño. El proceso es barato; 2 mm, 5-anillo impreso en 3D molde costado 44,67 dólares a impresión 3D y cada parte pueden utilizarse para crear múltiples negativos PDMS. Hasta la fecha, hemos creado más de 30 negativos PDMS de un solo molde impreso en 3D. Cada negativo requiere 25 g de PDMS en USD 0,11 por g (USD 2,75 por PDMS negativo). Cada negativo PDMS puede limpiar con detergente, esterilizado y reutilizado por hasta varios años, dependiendo de la frecuencia de uso. Comparado con el original diseño18, el molde impreso 3D compacto utiliza considerablemente menos PDMS y agarosa por anillo de tejido de 2 mm (Figura 1E).
Las células sembraron en los pozos de agarosa equilibrado agregados a los anillos de tejido de forma en menos de dimensiones de 24 h. anillo dependen de las dimensiones de los pozos de agarosa. Aquí, demostramos que se pueden fabricar anillos de célula de músculo liso de rata uno mismo-montado en pozos con 2, 4 o postes de diámetro de 12 mm (figura 4). Anillos en este estudio sólo fueron cultivados durante 3 días, previamente hemos cultivado hSMC anillos de hasta 2 semanas22y anillos de hMSC-cartílago hasta 3 semanas13. Como se informó anteriormente, los anillos pueden funcionar como modelos 3D en vitro de tejidos humanos para la evaluación cuantitativa del tejido función11 y fuerza mecánica13,22y también pueden servir como unidades de construcción modular generar construcciones de tejido en forma de tubo7,13. La célula de las condiciones de siembra y atributos funcionales de anillos de tejido de estos tipos celulares se resumen en la tabla 1.

Figura 1: diseños de molde policarbonato. Inicialmente, fueron trabajados a máquina bien 15 moldes en policarbonato (A). Versiones posteriores ofrecen un diseño más compacto (B), con 5 pozos diseñados para caber en un molde de policarbonato simple y dentro de un pozo de una placa de 6 pozos. Aquí, modificó este diseño utilizar plástico impreso en 3D como una alternativa más adaptable a policarbonato mecanizada (C). Se muestra en (D) son pozos de agarosa fabricados a partir de la inicial diseño18 (izquierda) comparado con el actual diseño compacto (derecho), que requiere significativamente menos agarosa y no requiere separación manual de los pozos. Cantidades de PDMS y agarosa necesaria para cada iteración del diseño se muestran en (E). Postes centrales son de 2 mm de diámetro. Molde en (A) es de 6 cm x 12 cm, (B) tiene un diámetro de 5 cm, y (C) tiene un diámetro de 6 cm. Barra de escala (D) = 3 cm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: fabricación de anillos de tejido uno mismo-montado. Un molde impreso en 3D se utiliza para emitir un resultado negativo PDMS, que se utiliza para los pozos de agarosa (A). Luego se siembran las células directamente en los pozos de agarosa, donde agregan en menos de 24 h a anillos de tejido de forma (B). En (B) las líneas punteadas muestran el contorno bien. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: vista transversal del dibujo impreso en 3D molde CAD. Dimensiones de ancho de canal (A) altura del canal (B), agujero (C), diámetro total (D), labio externo (E) y altura de la pared exterior (F) se muestran. Las paredes exteriores (1), parte superior de los pozos (2) y el agujero central (3) son cónicos (en un ángulo de 5 ° para 1 y 3, 45 ° 2) para mejorar la facilidad de eliminación negativa de PDMS. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: dibujos CAD con negativos PDMS correspondientes y uno mismo-montado SMC con 2 (A), 4 (B) y 12 (C) mm diámetros post. En (A), (1) indica una muesca para proporcionar orientación, (2) indica un agujero central para mejorar la perfusión (3) es un número de archivo, que imprime directamente sobre los negativos PDMS, y (4) se muestra el exterior de la pared, que es cónica para facilitar la eliminación negativa de PDMS. Bares en pozos de agarosa la escala = 1 cm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Tipo de la célula | Células sembradas por anillo | Diámetro del anillo | Duración de la cultura | Análisis funcional realizado |
| Rata de SMC | 0,5, 1 o 3 x 106
| 2, 4 o 12 mm | 3 días | Estudio actual; N / A |
|
iPSC derivados SMC 11
| 0.6 x 106
| 2 mm | 17 días | Pruebas de contractilidad, ensayo de tracción uniaxial, análisis histológico |
|
SMC humano 22
| 0.4 x 106
| 2 mm | 2, 7 o 14 días | Ensayo de tracción uniaxial, análisis histológico |
|
MSC humana 14
| 0.4 x 106
| 2 mm | 21 días | Ensayo de tracción uniaxial, el análisis histológico, anillo fusión y compresión de tubo de prueba, diferenciación en tejido cartilaginoso |
Tabla 1: Número de células necesario para la fabricación de anillo de diferentes tipos de células.