Dispositif d’assemblage acoustique tridimensionnel pour la fabrication en série de sphéroïdes cellulaires

Résumé

Les sphéroïdes cellulaires ont été considérés comme un modèle potentiel dans le domaine des applications biologiques. Cet article décrit les protocoles permettant de générer de manière évolutive des sphéroïdes cellulaires à l’aide d’un dispositif d’assemblage acoustique 3D, qui fournit une méthode efficace pour la fabrication robuste et rapide de sphéroïdes cellulaires uniformes.

Résumé

Les sphéroïdes cellulaires sont des modèles tridimensionnels (3D) prometteurs qui ont de nombreuses applications dans de nombreux domaines biologiques. Ce protocole présente une méthode de fabrication de sphéroïdes cellulaires de haute qualité et à haut débit à l’aide d’un dispositif d’assemblage acoustique 3D par des procédures manœuvrables. Le dispositif d’assemblage acoustique se compose de trois transducteurs en titanate de zirconate de plomb (PZT), chacun disposé dans le plan X/Y/Z d’une chambre carrée en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Cette configuration permet la génération d’un réseau de points 3D de nœuds acoustiques en lévitation (LAN) lorsque trois signaux sont appliqués. En conséquence, les cellules de la solution de gélatine méthacryloyl (GelMA) peuvent être conduites vers les réseaux locaux, formant des agrégats cellulaires uniformes en trois dimensions. La solution GelMA est ensuite photopolymérisée par UV et réticulée pour servir d’échafaudage qui soutient la croissance des agrégats cellulaires. Enfin, des masses de sphéroïdes matures sont obtenues et récupérées en dissolvant ensuite les échafaudages GelMA dans des conditions douces. Le nouveau dispositif d’assemblage de cellules acoustiques 3D proposé permettra la fabrication à grande échelle de sphéroïdes cellulaires, et même d’organoïdes, offrant ainsi un grand potentiel technologique dans le domaine biologique.

Introduction

Les modèles de culture in vitro 3D, qui offrent des caractéristiques structurelles et morphologiques plus proches de celles de l’in vivo que les modèles de culture 2D conventionnels, ont été reconnus comme des systèmes prometteurs dans diverses applications biomédicales telles que l’ingénierie tissulaire, la modélisation des maladies et le criblage de médicaments ^1,2,3. En tant que type de modèle de culture 3D, les sphéroïdes cellulaires font généralement référence à l’agrégation cellulaire, créant des structures sphéroïdales 3D caractérisées par des interac....

Protocole

1. Fabrication du dispositif d’assemblage acoustique 3D

1. Commencez par préparer quatre feuilles de PMMA de 1 mm d’épaisseur par découpe laser³⁰, puis collez-les ensemble pour former une chambre carrée d’une largeur intérieure de 21 mm et d’une hauteur de 10 mm.
2. Ensuite, fixez une autre feuille de PMMA de 1 mm d’épaisseur au fond de la chambre pour servir de support à la bio-encre.
3. Fixez soigneusement trois transducteurs en titanate de zirconate de plomb (PZT) (chacun mesurant 20 mm de longueur, 10 mm de largeur, 0,7 mm d’épaisseur et avec une fréquence de résonance primaire de 3 MHz, voir le

Résultats

Cette étude a permis de concevoir un dispositif d’assemblage acoustique 3D pour la fabrication en série de sphéroïdes cellulaires. Le dispositif acoustique se composait d’une chambre carrée avec deux transducteurs PZT fixés au plan X et au plan Y sur la surface extérieure de la chambre et un transducteur PZT au fond de la chambre (Figure 1A,B). Trois canaux de sortie de deux générateurs de fonctions ont été connectés à trois amplificateurs de puissance pour générer trois sig.......

Discussion

La fabrication efficace et stable de sphéroïdes cellulaires à haut débit à l’aide de technologies telles que le dispositif d’assemblage acoustique 3D est très prometteuse pour faire progresser l’ingénierie biomédicale et le criblage de médicaments ^1,2,3. Cette approche simplifie la production de masse de sphéroïdes cellulaires grâce à des procédures simples.

Cependant, il y a des facteurs critiques à .......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
0,22-&mu ; m filter	Merck	SLGSM33SS	Utilisé pour la stérilisation en solution GelMA
Boîte de culture cellulaire de 35 mm	Corning	430165	Utilisé pour la culture de cellules
Microscope confocal	Nikon	A1RHD25	Observation cellulaire fluorescente
Colorant DiO	Beyotime	C1038	Colorant utilisé pour colorer les cellules
DMEM	Gibco	12430054	Milieux de culture cellulaire
FBS	Gibco	10099141C	Complément de milieux de culture cellulaire
Générateur de fonctions	Rigol	DG5352	Pour la génération de signaux RF
GelMA	Regenovo	none	Utilisé pour préparer la bioencre
Tampon de lyse GelMA	EFL	EFL-GM-LS-001	Utilisé pour dissoudre les échafaudages
GelMA Microscope inversé	Nikon	Ti-U	Observation cellulaire
LAP	Sigma-Aldrich	900889	Utilisé comme photoinitiateur
Live-Dead kit	Beyotime	C2015M	Analyse de la vabilité cellulaire
PBS	Gibco	10010002	Utilisé comme tampon
Pénicilline-streptomycine	Gibco	15070063	Prévenir la contamination des cultures
cellulaires Amplificateur de puissance	Minicircuit	LCY-22+	Augmenter le amplitude de tension du signal RF
transducteurs PZT	Yantai Xingzhiwen Trading Co., Ltd.	PZT-41	Unités fonctionnelles pour dispositif d’assemblage acoustique
Fiole de culture cellulaire T25	Corning	430639	Utilisé pour la culture de cellules
Trypan blue  ;	Gibco	15250061	Comptage cellulaire
Trypsine-EDTA  ;	Gibco	25200056	Enzyme de dissociation cellulaire