Construction de feuilles d'hydrogel modulaire pour micropatterned macro-échelle 3D Cellular architecture

Résumé

Nous décrivons la fabrication de feuilles d’hydrogel à micromotifs à l’aide d’un processus simple, qui peut être assemblé et manipulé sous une forme autonome. À l’aide de ces feuilles d’hydrogel modulaires, un système de culture cellulaire 3D simple à l’échelle macroscopique peut être généré avec un microenvironnement cellulaire contrôlé.

Résumé

Hydrogels peuvent être modelés à la micro-échelle en utilisant des technologies microfluidiques ou micromodelage de fournir une vivo -comme géométrie en trois dimensions (3D) des tissus. Les constructions 3D résultant base d'hydrogel-cellulaires ont été introduits comme une alternative à l'expérimentation animale pour les études biologiques de pointe, essais pharmacologiques et les applications de transplantation d'organes. Bien que les particules et fibres à base hydrogel peuvent être facilement fabriqués, il est difficile de les manipuler pour la reconstruction tissulaire. Dans cette vidéo, nous décrivons un procédé de fabrication de feuilles d'hydrogel d'alginate microélectrodes, ainsi que leur assemblage pour former un système de culture cellulaire 3D macro-échelle avec un microenvironnement cellulaire contrôlée. Utilisation d'une forme de brouillard de l'agent gélifiant de calcium, de minces feuilles d'hydrogel peuvent être facilement générées avec une épaisseur dans la plage de 100 - 200 pm, et avec micropatterns précises. Les cellules peuvent ensuite être cultivées à l'orientation géométrique des feuilles d'hydrogel dansconditions autonome. En outre, les feuilles d'hydrogel peuvent être facilement manipulées en utilisant une micropipette avec une extrémité de bout en coupe, et peuvent être assemblés en structures multicouches en les empilant l'aide d'un polydiméthylsiloxane à motifs (PDMS) de trame. Ces feuilles d'hydrogel modulaires, qui peuvent être fabriqués en utilisant un procédé facile, ont des applications potentielles des essais in vitro de médicaments et les études biologiques, y compris les études fonctionnelles des micro- et macrostructure et la reconstruction des tissus.

Introduction

Les hydrogels sont particulièrement prometteurs biomatériaux, et devraient être importantes en biologie fondamentale, essais pharmacologiques et de la médecine. ¹ Biofabrication de constructions cellulaires à base hydrogel a été suggéré de réduire l'utilisation de l'expérimentation animale, ^2,3 remplacer des tissus transplantables, ⁴ et améliorer tests cellulaires. ^5,6 contenant de l'eau-hydrocarbures) (matériaux viscoélastiques (gels) permettent à un grand nombre de cellules à encapsuler et maintenu dans une structure d'échafaudage pour contrôler le microenvironnement cellulaire 3D. En combinaison avec la d....

Protocole

1. Préparation des moules microélectrodes et Hydrogels

1. Produire des motifs à petite échelle souhaités en utilisant SU-8 sur la surface d'une tranche de silicium par l'intermédiaire d'un en deux étapes de photolithographie ^15,17 technique standard pour la coulée des moules en PDMS. L'exemple représenté utilise un maillage du foie lobule-like (Figure 1).
2. Peser PDMS et d'une solution d'agent de durcissement avec un rapport de 1: 5 (à savoir, 12,5 g de PDMS et 2,5 g d'agent de durcissement).
3. Mélanger les 15 g de la solution soigneusement, dégazer les bulles dans une chambre à ....

Résultats

Nous avons décrit la fabrication et la manipulation des feuilles d'hydrogel autoportante cellulaires. Comme le montre la Figure 1, nous avons fabriqué des moules PDMS microélectrodes, et un hydrogel contenant les cellules a été chargé sur la surface hydrophile de ces moules et réticulée en utilisant un humidificateur pour générer un brouillard d'aérosol de l'agent gélifiant. Suite à la publication des moules, les cellules HepG2 ont été cultivées dans autoport.......

Discussion

Ce protocole fournit une méthode simple de fabrication de feuilles d'hydrogel modulaires, et de les assembler pour former des échafaudages cellulaires 3D.

Pour construire des structures d'alginate à motifs claires dans un court laps de temps, nous devrions identifier un processus de réticulation qui peut créer des structures suffisamment rigides pour maintenir les micropatterns complexes du moule, ainsi que de maintenir la viabilité des cellules et le métabolisme. Nous avons développ.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Sylgard 184 Kit d’élastomère de silicone	Dow Corning Corporation	000000000001064291
Pluronic F-127	Sigma-Aldrich	P2443	Tensioactif non ionique en poudre  ;
Sel de sodium d’acide alginique, faible viscosité	Alfa Aesar	B25266
Chlorure de calcium dihydraté	Sigma-Aldrich	C7902
Humidificateur à ultrasons	MediHeim	MH-2800	Équipement modifié, Débit maximal pulvérisé : 250 ml/h
Filtre en filet de nylon hydrofilique, 180 &mu ; m	EMD Millipore	NY8H04700
Moule			en polycarbonate Moule personnalisé pour la fabrication d’un modèle de cadre PDMS