Name: Custom diseñado moldes de cultivo de tejidos de maestros grabado a láser (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: Aprende a fabricar moldes personalizados de polidimetilsiloxano para tejidos hidrogel mediante grabado láser. Este método de bajo costo permite controlar la geometría de tejidos cardíacos para estudios de desarrollo tisular y análisis mecánico.

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Los autores reconocen que la financiación de los NIH R00 HL115123 y Brown University escuela de ingeniería. También agradecemos al taller de diseño de Brown y Chris Bull para capacitación y apoyo con el cortador del laser.

<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>

Los autores no tienen nada que revelar.

Modificado para requisitos particulares geometrías de molde PDMS que son compatibles con el cultivo de tejidos tienen gran utilidad en propiedades de tejido de ingeniería importantes, como alineación celular, tasa de difusión y la rigidez efectiva de afinación. Además, estos moldes son muy útiles para preparar los tejidos para aplicaciones de análisis en el que geometría es importante, como el mecánico prueba16,17. Preparación de estos dispositivos de láser corte...

En las últimas dos décadas, litografía blanda se ha utilizado ampliamente como una técnica de fabricación para apoyar la investigación científica, particularmente en los campos de la microfluídica, investigación de materiales y tejidos ingeniería1,2, 3. Moldeado de la réplica, en el que se crea un objeto con la forma deseada de un molde negativo principal, ofrece un método conveniente y bajo costo de producir positivo que PDMS Replica puede ser usado para el bastidor en forma de hidrogeles. Sin embargo, los moldes maestro negativo requiere por lo general se producen usando técnicas de microfabricación que son costosos, desperdiciadores de tiempo, limitado en tamaño, y requieren espacio limpio y equipo sofisticado. Mientras que impresión 3D ofrece una alternativa potencial, su utilidad es limitada debido a los límites de resolución de las impresoras de bajo costo y las interacciones químicas entre polímeros comunes de impresora 3D y PDMS que puede inhibir la polimerización.
Sistemas de corte láser capaz tanto de corte y grabado de materiales como plástico, madera, vidrio y metal han vuelto considerablemente menos costoso y por lo tanto más accesible para la fabricación de herramientas de investigación. Cortadoras Láser de grado comercial son capaces de la fabricación de objetos en la escala del centímetro con características mínimas menores de 25 μm y además requieren un mínimo de entrenamiento, experiencia y tiempo a utilizar. Mientras que la ablación del laser de PDMS ha sido previamente utilizada en la fabricación de dispositivos de microfluidos, a nuestro conocimiento ningún manuscrito ha descrito un proceso de milímetro y centímetro escala moldes pueden fabricarse de láser cortar moldes negativos de maestro4 .
Hemos utilizado esta técnica sobre todo para manipular la forma de los tejidos diseñados para mejorar la difusión de nutrientes, la alineación celular y propiedades mecánicas5,6,7. Sin embargo, la versatilidad de esta técnica permite la utilización en cualquier campo donde hidrogel moldeadas es de interés, como la droga entrega material ciencia investigación8. Con acceso a un cortador láser, repeticiones de molde PDMS se pueden hacer para casi cualquier geometría sin voladizos (que inhibiría la eliminación sin un molde de varias parte, que está fuera del alcance de este manuscrito) y que se ajuste a las dimensiones de la cama láser.

<table><tbody><tr><td>Item</td>Fibrinógeno bovino Sigma F8630-5G Constructs Trombina bovina Sigma T6634-250UN Constructs Aprotinina bovina Sigma 10820-25MG Constructos Cola de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rata colágeno I, 4 mg/mL</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5153-100MG</td><td>Constructos</td></tr><tr><td>Cloruro de Sodim</td><td>Fisher</td><td>BP358-10</td><td>Construye</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Life Technologies</td><td>14190-250</td><td></td></tr><tr><td>Construye pinzas finas</td><td>Fine Science Tools</td><td>11252-20</td><td>Construye</td></tr><tr><td>Sylgard 184 elastómero de silicona</td><td>Corning</td><td>4019862</td><td>Moldes PDMS Cinta de</td></tr><tr><td>laboratorio</td><td>Fisher</td><td>15-901-5R</td><td>Moldes PDMS</td></tr><tr><td>Acrílico, 1/4" grueso</td><td>McMaster-Carr</td><td>8560K356</td><td>PDMS Moldes</td></tr><tr><td>Tampón HEPES, 1 M</td><td>Sigma</td><td>H3537-100ML</td><td>Construye</td></tr><tr><td>RPMI 1640 medio, polvo</td><td>Fisher</td><td>31800-089</td><td>Construye</td></tr><tr><td>Cloruro de calcio dihidratado</td><td>Fisher</td><td>AC423520250</td><td>Construye</td></tr><tr><td>Cloruro de magnesio hexahidratado</td><td>Fisher</td><td>M33 500</td><td>Construcciones</td></tr><tr><td>Cloruro de potasio</td><td>Sigma</td><td>P9541-500G</td><td>Construcciones</td></tr><tr><td>Fosfato de sodio dibásico heptahidratado</td><td>Sigma</td><td>S9390-500G</td><td>Construcciones Glucosa</td></tr><tr><td></td><td>Sigma</td><td>G5767-25G</td><td>Construcciones</td></tr><tr><td>OCT</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td>Histología</td></tr><tr><td>Moldes de bloques congelados</td><td>VWR</td><td>25608-916</td><td>Histología</td></tr><tr><td>Hematoxilina</td><td>Fisher</td><td>3530 1</td><td>Histología</td></tr><tr><td>Eosin Y</td><td>Fisher</td><td>AC152880250</td><td>Histología</td></tr><tr><td>Fast green FCF</td><td>Fisher AC410530250</td><td></td><td>Histología</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Illustrator</td><td>Adobe Systems</td><td></td><td>Gráficos vectoriales</td></tr><tr><td>Inkscape</td><td>(Open Source)</td><td></td><td>Gráficos vectoriales</td></tr><tr><td>UCP (Panel de control universal)</td><td>Interfaz de corte láser</td> <td>de sistemas</td><td></td> láser</tr> <tr><td>universales<fuerte>equipo</fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PLS6.75 Cortadora láser</td> Universal <td></td><td>Laser Systems</td><td></td></tr><tr><td>Analizador micromecánico</td><td>Aurora Scientific</td><td>1530A con celda de carga de 5 mN</td><td>Análisis mecánico</td></tr></tbody></table>

custom diseñado moldes de cultivo de tejidos de maestros grabado a láser

Custom Engineered Tissue Culture Molds from Laser-etched Masters

Como el campo de la ingeniería de tejidos ha seguido madurando, ha habido mayor interés en una amplia gama de parámetros de tejido, incluyendo forma de tejido. Manipulando la forma del tejido en el micrómetro a escala de centímetros puede dirigir alineación de celda, modificar propiedades mecánicas eficaces y abordar limitaciones relacionadas con la difusión de nutrientes. Además, el recipiente en el que se prepara un tejido puede impartir las limitaciones mecánicas sobre el tejido, resultando en áreas de estrés que más pueden influir en la célula y la matriz de estructura. Los tejidos en forma de dimensiones altamente reproducibles también tienen utilidad en vitro ensayos en que muestra las dimensiones son críticas, como el análisis mecánico de todo tejido.
Este manuscrito describe un método de fabricación alternativos utilizando moldes maestro negativo de acrílico grabada con láser: estos moldes realizar bien con polidimetilsiloxano (PDMS), permiten diseños con dimensiones en la escala de centímetros y la función tamaños menores a 25 μm y puede rápidamente diseñado y fabricado a un bajo costo y con mínimos conocimientos. Los requisitos de costo y tiempo mínimo permiten grabada con láser moldes rápidamente se itera sobre hasta determina un diseño óptimo y se adaptan fácilmente a cualquier ensayo de interés, los más allá del campo de la ingeniería de tejidos incluidos.

La óptica de la cortadora del laser puede causar áreas grabadas han disminuido muy ligeramente dimensiones como grabado de profundidad aumenta, y resultados en molde de paredes con un bisel muy sutil, debido al estrechamiento del haz láser. Esto ayudará a facilitar la remoción de la fundición de moldes de PDMS, pero debe considerar cuidadosamente si muy profundamente grabado moldes maestro negativo (&gt; 6 mm) son necesaria (figura 1).
<p class="jove_cont...

Aquí presentamos un método rápido, fácil y de bajo costo para la fabricación de moldes de polidimetilsiloxano personalizadas que pueden utilizarse para la producción de tejidos de ingeniería base de hidrogel con geometrías complejas. Asimismo, se describen los resultados de evaluaciones mecánicas e histológicos realizadas en ingeniería tejidos cardiacos producidos mediante esta técnica.

Custom diseñado moldes de cultivo de tejidos de maestros grabado a láser

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

Este método puede facilitar la investigación en el campo de la ingeniería de tejidos relacionada con el desarrollo de tejidos, la alineación celular y el análisis mecánico de polímeros y tejidos de ingeniería. La principal ventaja de esta técnica es que es de bajo costo, fácil de usar y rápida. Desarrollamos esta técnica en mi laboratorio porque el control geométrico de los tejidos modificados a escala milimétrica a centímetro no se realizaba en el campo, y vimos una necesidad crítica de pensar traslacionalmente en el aumento del tamaño de los tejidos modificados.Esta técnica nos permite aprovechar los beneficios de las colas geométricas en la fisiología celular y los tejidos de ingeniería a través de técnicas de fabricación que utilizan postes y una variedad de formas. Este método puede proporcionar información sobre la producción de tejidos de ingeniería con tamaño, forma y alineación controlados. También se puede aplicar a diversos modelos de enfermedades, medicina regenerativa personalizada y para la traslación de tejidos modificados a estudios preclínicos.Comience abriendo un programa de gráficos vectoriales en una computadora. Para preparar la geometría del molde y el formato

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