Article de méthode

Microtissues 3D pour thérapie régénérative Injectable et de dépistage des drogues de haut débit

DOI :

10.3791/55982

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4 octobre 2017

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1Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Tsinghua University, 2Collaborative Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, 3School of Life Sciences, Tsinghua University

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

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Ce protocole décrit la fabrication de microcryogels élastique macroporeux 3D en intégrant la microfabrication avec la technologie cryogelation. Lorsqu’il se charge avec des cellules, microtissues 3D sont générés, qui peut être facilement injecté in vivo pour faciliter la thérapie régénérative ou assemblés dans des tableaux pour in vitro le dépistage des drogues de haut débit.

Résumé

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Pour mettre à niveau de culture cellulaire 2D traditionnel pour la culture cellulaire 3D, nous avons intégré microfabrication avec technologie cryogelation pour produire macroporeux microscale criogels (microcryogels), qui peuvent être chargés avec une variété de types de cellules pour former des microtissues 3D. Ici, nous présentons le protocole pour fabriquer polyvalent microtissues 3D et leurs applications en thérapie régénératrice et de dépistage des drogues. Taille et forme contrôlable microcryogels peuvent être fabriqués sur une puce de tableau, qui peut être récoltée hors puce comme individuels transporteurs chargés en cellule pour la thérapie régénérative injectable ou être plus assemblé sur puce en tableaux micro-culture 3D à haut débit dépistage des drogues. En raison de la nature élastique haute de ces criogels a petite Echelle, les 3D microtissues pièce grande injectabilité de thérapie cellulaire mini-invasive en protégeant les cellules de la force de cisaillement mécanique pendant l’injection. Cela garantit la survie cellulaire accrue et un effet thérapeutique chez la souris limb ischémie. Pendant ce temps, assemblage des matrices 3D micro-culture dans un format standard de multi-384 puits facilite l’utilisation de laboratoires communs et l’équipement, permettant à haut débit drug screening sur cette plate-forme de culture cellulaire 3D polyvalent.

Introduction

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La culture cellulaire traditionnel sur aplatie à deux dimensions (2D) des surfaces comme une boîte de Petri ou plaques multipuits, peut susciter guère les comportements de cellule à proximité de leurs États indigènes. Précise récapitulation des micro-environnements cellulaires natives, qui comprennent des divers types de cellules, matrices extracellulaires et bioactifs facteurs solubles dans des architectures en trois dimensions (3D)1,2,3 ,4, il est essentiel de construire biomimicking tissus in vitro pour des applications en médec....

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Protocole

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l’expérimentation animale suivi strict protocole approuvé par le Comité d’éthique animale sur le centre d’analyse biomédicale, Université de Tsinghua. En vertu de l’approbation du Comité d’éthique, le tissu adipeux humain a été obtenu du département de chirurgie plastique de Peking Union Hospital avec le consentement éclairé des patients.

1. fabrication de 3D Microcryogels

  1. conception et la fabrication de puces de tableau de microstencil
    1. utiliser un logiciel commercial à des tableaux de conception de géométries spécifiques, tels que les cercles, ellipses, triangles ou trèfles à 14....

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Résultats

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Fabrication et caractérisation des microcryogels pour la formation de micro-culture 3D.

Selon ce protocole, microcryogels ont été fabriqués à forme la 3D microtissues et des microcryogels individuels ou des tableaux de microcryogel et ont été appliquées à la thérapie régénérative et drogue, dépistage, respectivement (Figure 1). Puces de tableau Microstencil fabriqués en PMMA ont été.......

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Discussion

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Modèles de médecine et in vitro régénératrices pour le dépistage des drogues sont deux applications importantes pour les tissus techniques5,6,7,8,9. Alors que ces deux applications ont des besoins très différents, un terrain d’entente entre les deux réside dans la nécessité d’une plus biomimétique condition de culture afin d’améliorer les fonctions de.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Ce travail a été soutenu financièrement par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subventions : 81522022, 51461165302). Les auteurs tiennent à remercier tous les membres Du laboratoire d’aide générale.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
GélatinesigmaG7041Tous les autres réactifs ont été achetés auprès de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO), sauf indication contraire.
Glutaraldéhyde  ;J& K902042Utilisé comme agent de réticulation dans la préparation du matériau.
Couvercle en verre (24 x 50 mm)CITOGLASS, Chine10212450CPour racler la solution précurseur sur des puces de réseau de micropochoirs.
Sodium  ; borohydrure, NaBH4Beijing Chemical Works116-8Pour éliminer le glutaraldéhyde restant après la gélification.
Pot sous videasperts, ChineVC8130Pour conserver les microgels sous vide.
Feuilles de polyméthacrylate de méthyle (PMMA)  ;Sunjin Electronics Co., Ltd, ChineFeuilles PMMA ordinaires.
Système laser RayjetRayjet, AustralieRayjet 50 C30Pour graver des feuilles de PMMA afin de former des puits.
Nettoyeur plasmaMycro Technologies, USAPDC-32GPour rendre le PMMA hyphophile.
LyophiliseurBoyikang, ChineSC21CLPour lyophiliser les matériaux.
Solution de Trypan Blue (0,4 %)Zhongkekeao, ChineDA0065Pour teindre les microgels.
Chlorhydrate de doxorubicineENERGY CHEMICAL, ChineA01E0801360010Pour tester la résistance aux médicaments des cellules dans des microgels 2D ou 3D.
Dojindo Molecular Technologies (Kumamoto, Japon)CS01-10Pour distinguer les cellules vivantes et les cellules mortes.
Cell Titer-BluePromega (Wisconsin, États-Unis).G8080Pour tester la viabilité des cellules.
Passoire cellulaireBD Biosciences, USA352360Pour collecter des microgels.
D-LuciferinSYNCHEM (Allemagne)s039Pour piquer les cellules.
Microscope électronique à balayageFEI, USAQuanta 200Pour caractériser la morphologie des microgels.
  ; Machine d’essai mécaniqueBose, USA3230Pour mesurer les caractéristiques mécaniques.
Pousse-seringue programmable  ;World Precision Instruments, USAALADINI 1000Pour tester l’injactabilité.
Dynamomètre numériqueHBO, Yueqing Haibao Instrument Co., Ltd., ChineH-50  ;Pour tester l’injactabilité.
Système de stérilisation à l’oxyde d’éthylèneAnprolene, Anderson Sterilization, Inc., Haw River, NCAN74iPour stériliser les microgels avec de l’oxyde d’éthylène.
Lecteur de microplaquesMolecular Devices, USAM5Pour mesurer l’intensité de la fluorescence dans les micro-réseaux.
Microscope confocalNikon, JaponA1RsiPour observer la distribution cellulaire en 3D.
Xénogène  ; Système d’imagerie Lumina IICaliper Life Sciences, USAIVISPour suivre les cellules chez les animaux.
Stataion de travail liquideConception abricot, USAS-pipettePour charger une suspension moyenne ou cellulaire à haute fréquence.

Références

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  1. Cukierman, E., Pankov, R., Stevens, D. R., Yamada, K. M. Taking cell-matrix adhesions to the third dimension. Science. 294 (5547), 1708-1712 (2001).
  2. Abbott, A. Cell culture: biology's new dimension. Nature. 424 (6951), 870-872 (2003).
  3. Loessner, D., et al.

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Mots-clés

3D MicrotissuesMicrocryogel FabricationInjectable Regenerative TherapyHigh throughput Drug ScreeningCryogelation TechnologyGelatin MicrocryogelsCell loaded CarriersOn chip AssemblyMouse Limb IschemiaResazurin Assay

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