Name: Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-26T17:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 21 s
Description: Aprende a fabricar microactuadores para cultivo celular mecánico dinámico en 2D y 3D mediante moldeo por capas. Esta técnica permite estudiar respuestas celulares a estímulos mecánicos controlados en ingeniería biomédica.

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Reconocemos el apoyo financiero de las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá y los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CHRPJ 323533-06), el programa de Becas de Posgrado Ontario a CM, y los presidentes de Investigación en Micro y Nano Sistemas de Ingeniería de YS, y en Mecanobiología al CAS.

<ol><li>Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+microfabricated+valves+and+pumps+by+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography.</a> Science. 288, 113-116 (2000).</li>
<li>Schaffer, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Device+for+the+application+of+a+dynamic+biaxially+uniform+and+isotropic+strain+to+a+flexible+cell+culture+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Device for the application of a dynamic biaxially uniform and isotropic strain to a flexible cell culture membrane.</a> J Orthop Res. 12, 709-719 (1994).</li>
<li>Jo, B., Lerberghe, L. V. an, Motsegood, K., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+micro-channel+fabrication+in+polydimethylsiloxane+%28PDMS%29+elastomer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional micro-channel fabrication in polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9, 76-81 (2000).</li>
<li>Moraes, C., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solving+the+shrinkage-induced+PDMS+alignment+registration+issue+in+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Solving the shrinkage-induced PDMS alignment registration issue in multilayer soft lithography.</a> J. Micromech. Microeng. 19, 065015-065015 (2009).</li>
<li>Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+bonding+by+means+of+a+portable%2C+low-cost+corona+system%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system.</a> Lab on a chip. 6, 1548-1549 (2006).</li>
<li>Bongaerts, J., Fourtouni, K., Stokes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft-tribology%3A+Lubrication+in+compliant+PDMS-PDMS+contact%5BTitle%5D)+AND+%22Tribology+International%22%5BJournal%5D)">Soft-tribology: Lubrication in compliant PDMS-PDMS contact.</a> Tribology International. 40, 1531-1542 (2007).</li>
<li>Moraes, C., Chen, J. H., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabricated+arrays+for+high-throughput+screening+of+cellular+response+to+cyclic+substrate+deformation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Microfabricated arrays for high-throughput screening of cellular response to cyclic substrate deformation.</a> Lab on a chip. 10, 227-234 (2010).</li>
<li>Liu, V. A., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+photopatterning+of+hydrogels+containing+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional photopatterning of hydrogels containing living cells.</a> Biomedical Microdevices. 4, 257-266 (2002).</li>
<li>Hahn, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photolithographic+patterning+of+polyethylene+glycol+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Photolithographic patterning of polyethylene glycol hydrogels.</a> Biomaterials. 27, 2519-2524 (2006).</li>
<li>Moraes, C., Wang, G., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfabricated+platform+for+high-throughput+unconfined+compression+of+micropatterned+biomaterial+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A microfabricated platform for high-throughput unconfined compression of micropatterned biomaterial arrays.</a> Biomaterials. 31, 577-584 (2010).</li>
<li>Wipff, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+covalent+attachment+of+adhesion+molecules+to+silicone+membranes+for+cell+stretching+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The covalent attachment of adhesion molecules to silicone membranes for cell stretching applications.</a> Biomaterials. 30, 1781-1789 (2009).</li>
<li>Moraes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+polyurethane+culture+substrates+into+poly%28dimethylsiloxane%29+microdevices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Integrating polyurethane culture substrates into poly(dimethylsiloxane) microdevices.</a> Biomaterials. 30, 5241-5250 (2009).</li>
<li>Ifkovits, J. L., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+photopolymerizable+and+degradable+biomaterials+for+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+engineering%22%5BJournal%5D)">Review: photopolymerizable and degradable biomaterials for tissue engineering applications.</a> Tissue engineering. 13, 2369-2385 (2007).</li>
</ol>

Aunque conceptualmente simple, la fabricación del dispositivo tiene una cierta habilidad y la práctica experimental. Particularmente en el caso del cultivo de células en 2D, la alineación de las múltiples capas en el dispositivo puede ser un reto, sobre todo en un conjunto de gran superficie. En términos prácticos, de manera fiable puede lograr una tasa de éxito del 100% de alineación uso de dispositivos con 50 micras de tolerancia en el espaciado entre elementos adyacentes en múltiples capas. También se ha demostrado c...

<table><tbody><tr><td>Kit de monómero y entrecruzador de PDMS Sylgard 184</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Modelos maestros de SU-8</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agente de silanización: (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahidrooctil)-1-triclorosilano</td><td>United Chemical Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Almohadillas de espuma</td><td></td><td></td><td>Tiendas de materiales para manualidades, de 1-2 mm de grosor</td></tr><tr><td>Transparencias para impresoras de inyección de tinta</td><td>Grand Toy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Placas de plexiglás</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tornillo de banco tipo C</td><td></td><td></td><td>Tienda de ferretería</td></tr><tr><td>Sistema de micromanipulación</td><td>Siskiyou, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soporte de vacío personalizado</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sistema de visión, zoom Navitar 12x</td><td>Navitar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubos de conexión</td><td>VWR international</td><td>Clay Adam Intramedic PE190</td><td></td></tr><tr><td>Agujas romas de 18G</td><td>Small Parts (www.smallparts.com)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bomba micrométrica de diafragma excéntrico</td><td>Schwarzer Precision</td><td>SP 500 EC-LC4.5V DC</td><td></td></tr><tr><td>Válvulas solenoides</td><td>Pneumadyne</td><td>S10MM-30-12-3</td><td></td></tr><tr><td>Banco de válvulas solenoides</td><td>Pneumadyne</td><td>MSV10-1</td><td></td></tr><tr><td>Generador de funciones</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-(trimetoxisilil) propil metacrilato</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diacrilato de polietilenglicol de 3,4 kDa</td><td>Laysan Bio Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polietilenglicol de 8 kDa</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Irgacure 2959</td><td>Ciba Specialty Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-vinil-2-pirrolidinona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reactivos estándar para cultivo celular</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

La capacidad de controlar sistemáticamente en respuesta celular in vitro a combinaciones de estímulos mechanobiological para ingeniería de tejidos, el descubrimiento de fármacos o fundamentales los estudios de biología celular está limitado por las tecnologías de biorreactores actual, que no puede, simultáneamente, aplicar una variedad de estímulos mecánicos a las células cultivadas. Con el fin de abordar esta cuestión, hemos desarrollado una serie de plataformas microfabricated diseñado para detectar los efectos de los estímulos mecánicos en un formato de alto rendimiento. En este protocolo, se demuestra la fabricación de una amplia microactuator de mensajes desplazadas verticalmente en que se basa la tecnología y, además, demostrar cómo esta tecnología de base pueden ser modificados para llevar a cabo de alto rendimiento de cultivo de células mecánica dinámica, tanto en dos dimensiones y tres paradigmas de la cultura dimensional.

En este protocolo, se demuestra la fabricación de una amplia microactuator de mensajes desplazadas verticalmente en que se basa la tecnología, y cómo esta tecnología de base pueden ser modificados para llevar a cabo de alto rendimiento de cultivo de células mecánica dinámica, tanto en la cultura de dos dimensiones y tres dimensiones paradigmas.

Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

La capacidad de investigar sistemáticamente in vitro la respuesta celular a combinaciones de estímulos mecanobiológicos para la ingeniería de tejidos, el descubrimiento de fármacos o...

El objetivo general del siguiente experimento consiste en microfabricar dispositivos utilizados para estimular mecánicamente células en entornos de cultivo bidimensionales y tridimensionales. Esto se logra mediante una técnica de moldeo y apilamiento en múltiples capas para producir una matriz de micropostes accionados verticalmente. Como segundo paso, se modifica la matriz de micropostes accionados verticalmente para estirar una película de cultivo, lo que aplica deformaciones bien controladas a las células cultivadas sobre la película.Alternativamente, la matriz puede modificarse para comprimir construccos de biomateriales con microestructuras con el fin de aplicar estimulación mecánica a las células. Los resultados obtenidos al cultivar en una matriz de hidrogeles tridimensionales muestran la aplicación simultánea de una variedad de deformaciones biaxiales ecográficas bidimensionales y compresiones tridimensionales a lo largo de la matriz, basadas en el análisis de imágenes de marcadores fiduciales fluorescentes. Hola, soy Chris Mariahs de los laboratorios de Craig Simmons y U Sun del Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial y del Instituto de Biomateriales e Ingeniería

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Research

Investigación

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Bioengineering

Bioingeniería

Se presentan dos procesos de microfabricación de chips de polímero poroso para el cultivo de células en tres dimensiones. El primero es el estampado en caliente combinado con un proceso de soldadura vapores de disolventes. El segundo utiliza un proceso desarrollado recientemente microthermoforming combinada con la tecnología de iones de la pista que conduce a una simplificación significativa de la fabricación.

Microfabricación de chip del tamaño de andamios para el cultivo de células en tres dimensiones

Hemos desarrollado un cultivo de células automatizado y la plataforma de interrogación para experimentos de estimulación de células micro-escala. La plataforma ofrece un control sencillo, versátil y precisa en el cultivo y estimular las pequeñas poblaciones de células, y la recuperación de lisados ​​de análisis moleculares. La plataforma se adapta bien a los estudios que utilizan las células preciosos y / o reactivos.

Una plataforma automatizada versátil para Micro escala experimentos de estimulación celular

Aquí, presentamos un protocolo para cocultivar células primarias, modelos de tejido y biopsias en un chip microfluídico multi-órgano durante un máximo de 28 días. Las células endoteliales microvasculares dérmicas humanas, los agregados hepáticos y las biopsias de piel se combinaron con éxito en una circulación de medios común.

El chip de varios órganos - Una plataforma de microfluidos para el largo plazo co-cultivo de múltiples tejidos

Aquí, presentamos un protocolo para aislar y cultivar células individuales con una plataforma microfluídica, que utiliza un nuevo concepto de diseño de micropozos para permitir el aislamiento de células individuales de alta eficiencia y el cultivo clonal a largo plazo.

Una plataforma microfluídica para el aislamiento de gran procesamiento de celda única y Cultura

Este artículo describe la metodología detallada para preparar una matriz de multiplexado Artificial celular microambiente (MACME) para manipulación de alto rendimiento de física y química señales mímico en vivo microambientes celulares y a identificar el entorno celular óptimo para las células de vástago pluripotent humanas (hPSCs) con perfiles de unicelulares.

Fabricación de una Matriz microambiente celular Artificial multiplexados

Describimos un método para construir dispositivos para la cultura 3D y la experimentación con células y organoides multicelulares. Este dispositivo permite el análisis de las respuestas celulares a señales solubles en microambientes 3D con degradados de quimioattractant definidos. Los organoides son mejores que las células individuales en la detección de entradas ruidosas débiles.

Análisis 3D de las respuestas multicelulares a los degradados Quimioattractant

Este artículo proporciona métodos detallados para fabricar y caracterizar un dispositivo microfluídico de accionamiento neumático para la compresión de condrocitos.

Una plataforma microfluídica para estimular los condrocitos con compresión dinámica

Presentamos un dispositivo microfluídico centrífugo motorizado que puede cultivar esferoides celulares. Usando este dispositivo, los esferoides de uno o varios tipos de células podrían ser fácilmente cocultivos bajo condiciones de alta gravedad.

Plataforma Lab-on-a-CD para generar esferoides tridimensionales multicelulares

Este protocolo describe una plataforma de cultivo celular basada en membranas reconfigurable que integra el formato de pozo abierto con capacidades de flujo de fluidos. Esta plataforma es compatible con los protocolos estándar y permite transiciones reversibles entre los modos de cultivo microfluídico y de pozo abierto, adaptándose a las necesidades de los laboratorios de ingeniería y biociencias.

Transformación de modelos tisulares de barrera estática en sistemas microfisiológicos dinámicos

Técnicas sencillas se describen para la producción rápida de microfabricated sistemas de cultivo neuronal mediante un dispositivo digital de microespejos para la litografía de proyección dinámica máscara regular de los sustratos de cultivo celular. Estos sistemas de cultivo pueden ser más representativos de la arquitectura biológica natural, y las técnicas descritas podrían ser adaptados para numerosas aplicaciones.

Fabricación de hidrogeles micropatterned para sistemas de cultivo neuronal usando fotolitografía dinámica de proyección Máscara

Aprende a fabricar microactuadores para cultivo celular mecánico dinámico en 2D y 3D mediante moldeo por capas. Esta técnica permite estudiar respuestas celulares a estímulos mecánicos controlados en ingeniería biomédica.

Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

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