Impresión 3D de microportadores de hidrogel in vitro mediante chorro de fuerza viscoso-inercial alternado

Resumen

Aquí se presenta una técnica de impresión 3D suave impulsada por fuerzas viscosas-inerciales alternas para permitir la construcción de microportadores de hidrogel. Las boquillas caseras ofrecen flexibilidad, lo que permite un fácil reemplazo para diferentes materiales y diámetros. Se pueden obtener y recolectar microportadores de unión celular con un diámetro de 50-500 μm para su posterior cultivo.

Resumen

Los microportadores son perlas con un diámetro de 60-250 μm y una gran superficie específica, que se utilizan comúnmente como portadores para cultivos celulares a gran escala. La tecnología de cultivo de microportadores se ha convertido en una de las principales técnicas en la investigación citológica y se utiliza comúnmente en el campo de la expansión celular a gran escala. También se ha demostrado que los microportadores desempeñan un papel cada vez más importante en la construcción de ingeniería de tejidos in vitro y la detección clínica de fármacos. Los métodos actuales para preparar microportadoras incluyen chips microfluídicos e impresión de inyección de tinta, que a menudo se basan en un diseño de canal de flujo complejo, una interfaz bifásica incompatible y una forma de boquilla fija. Estos métodos enfrentan los desafíos del procesamiento complejo de boquillas, cambios inconvenientes en las boquillas y fuerzas de extrusión excesivas cuando se aplican a múltiples biotintas. En este estudio, se aplicó una técnica de impresión 3D, llamada chorro de fuerza viscoso-inercial alterna, para permitir la construcción de microportadores de hidrogel con un diámetro de 100-300 μm. Posteriormente, las células se sembraron en microportadores para formar módulos de ingeniería de tejidos. En comparación con los métodos existentes, este método ofrece un diámetro de punta de boquilla libre, conmutación de boquilla flexible, control libre de los parámetros de impresión y condiciones de impresión suaves para una amplia gama de materiales bioactivos.

Introducción

Los microportadores son perlas con un diámetro de 60-250 μm y una gran superficie específica y se utilizan comúnmente para el cultivo a gran escala de ^células1,2. Su superficie externa proporciona abundantes sitios de crecimiento para las células, y el interior proporciona una estructura de soporte para la proliferación espacial. La estructura esférica también proporciona conveniencia en el monitoreo y control de parámetros, incluyendo pH, _O2 y concentración de nutrientes y metabolitos. Cuando se utilizan en combinación con biorreactores de tanque agitado, los microportadores pueden lograr densidade....

Protocolo

1. Cultivo celular

1. Complemente el Medio Esencial Mínimo Modificado (H-DMEM) modificado de Dulbecco con 10% de suero fetal bovino (FBS), 1% de solución de aminoácidos no esenciales (NEAA), 1% de penicilina G y estreptomicina, y 1% de suplemento de glutamina como medio de cultivo para células A549.
2. Cultivo de células A549 en incubadora de _CO2 a 37 °C y con 5% de _CO2
3. Disociar las células para el subcultivo utilizando tripsina en aproximadamente el 80% de confluencia.
   1. Use 3 ml de tripsina para tratar las células en el matraz de cultivo T75 a 37 °C durante 3 min, y luego agregue 6 ml de medio de cultivo para dete....

Resultados

Se fabricaron cabezales de impresión de variadas tasas de convergencia y diámetros para lograr la impresión de múltiples tipos de materiales. Las boquillas obtenidas con el aumento de la fuerza de tracción se muestran en la Figura 1B. Las boquillas se dividieron en tres áreas: reservorio (III), contracción (II) y cabezal de impresión (I). El depósito era la parte no procesada de la boquilla, en la que el líquido proporcionaba presión estática y entrada de biotinta para la impresión. El área .......

Discusión

El protocolo descrito aquí proporciona instrucciones para la preparación de múltiples tipos de microportadores de hidrogel y la posterior siembra celular. En comparación con los métodos de impresión de chip microfluídico y de inyección de tinta, el enfoque AVIFJ para construir microportadores ofrece una mayor flexibilidad y biocompatibilidad. Una boquilla independiente permite utilizar una amplia gama de boquillas ligeras, incluidas las micropipetas de vidrio, en estos sistemas de impresión. El procesamiento altamente co.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Células A549	ATCC	CCL-185	Línea celular de cáncer de pulmón de células no pequeñas humanas
Microscopio de campo claro	Olympus	DP70
Microscopio confocal	Nikon	TI-FL
Suero fetal bovino, FBS	BI	04-001-1ACS
Gelatina	SIGMA	G1890
Micropipetas de vidrio	sutter instrumento	B150-110-10
GlutaMAX	GIBCO	35050-061
H-DMEM	GIBCO	11960-044	Dulbecco's Dulbecco's Modified Eagle
Medium Peroxidasa de rábano picante en polvo	SIGMA	P6782
Agente hidrofóbico	3M	PN7026	Siga las instrucciones del fabricante y utilícelo después de la dilución
Dispositivo de microforja	narishige	MF-900
Aminoácidos no esenciales, NEAA	GIBCO	11140-050	aminoácidos no esenciales
Penicilina G y estreptomicina	GIBCO	15140-122
Placa de Petri	SIGMA	P5731-500EA
Instrumento Puller	Sutter	P-1000
Alginato de sodio	SIGMA	A0682
Tripsina	GIBCO	25200-056
Solución de colágeno tipo I de cola de rata	SIGMA	C3867