Name: Plates-formes pour la culture cellulaire microfabriqués mécanique dynamique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-26T17:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 21 s
Description: Découvrez la fabrication de microplateformes mécaniques pour la culture cellulaire dynamique en 2D et 3D. Cette méthode permet d'étudier les réponses cellulaires à la stimulation mécanique contrôlée.

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Nous reconnaissons l&#39;appui financier de sciences naturelles et en génie du Canada et les Instituts canadiens de recherche en santé (CHRPJ 323533-06), le programme Bourses d&#39;études supérieures de l&#39;Ontario à la CM, et le Programme des chaires de recherche en micro et nano systèmes d&#39;ingénierie à YS, et dans mécanobiologie devant le TAS.

<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>

Bien que conceptuellement simple, la fabrication de dispositifs ne prennent une certaine habileté expérimentale et pratique. Particulièrement dans le cas de la culture cellulaire 2D, l&#39;alignement des couches multiples dans l&#39;appareil peut être difficile, surtout sur un large éventail de la région. Pratiquement parlant, nous pouvons atteindre un taux de fiabilité de 100% de succès d&#39;alignement utilisant des dispositifs avec 50 um de tolérance dans l&#39;espacement entre les éléments adjacents en couches multi...

<table><tbody><tr><td>Kit de monomère et d'agent de réticulation Sylgard 184 PDMS</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Maîtres SU-8</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agent de silanisation : (tridécafluoro-1,1,2,2-tétrahydrooctyl)-1-trichlorosilane</td><td>United Chemical Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Éponges en mousse</td><td></td><td></td><td>Boutiques de fournitures pour loisirs créatifs, 1-2 mm d'épaisseur</td></tr><tr><td>Transparents jet d'encre pour rétroprojecteur</td><td>Grand Toy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plaques de plexiglas</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Étau en C</td><td></td><td></td><td>quincaillerie</td></tr><tr><td>Système de micromanipulateur</td><td>Siskiyou, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Support sous vide sur mesure</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Système d'imagerie, zoom Navitar 12x</td><td>Navitar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubes de connexion</td><td>VWR international</td><td>Clay Adam Intramedic PE190</td><td></td></tr><tr><td>Aiguilles 18G effilées</td><td>Small Parts (www.smallparts.com)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pompe micropulsée à membrane excentrée</td><td>Schwarzer Precision</td><td>SP 500 EC-LC4.5V DC</td><td></td></tr><tr><td>Vannes solénoïdes</td><td>Pneumadyne</td><td>S10MM-30-12-3</td><td></td></tr><tr><td>Collecteur de vannes solénoïdes</td><td>Pneumadyne</td><td>MSV10-1</td><td></td></tr><tr><td>Générateur de fonctions</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-(triméthoxysilyl)propylméthacrylate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diacrylate de polyéthylène glycol 3,4 kDa</td><td>Laysan Bio Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polyéthylène glycol 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-vinyl-2-pyrrolidinone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Réactifs standards pour culture cellulaire</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

plates-formes pour la culture cellulaire microfabriqués mécanique dynamique

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

La capacité de la sonde systématiquement in vitro de la réponse cellulaire à des combinaisons de stimuli mécanobiologique pour l&#39;ingénierie tissulaire, la découverte de médicaments ou d&#39;études fondamentales de biologie cellulaire est limitée par les technologies actuelles bioréacteur, qui ne peut pas appliquer simultanément une variété de stimuli mécaniques pour les cellules cultivées. Afin de répondre à cette question, nous avons développé une série de plates-formes conçues pour microfabriqué écran pour les effets des stimuli mécaniques dans un format à haut débit. Dans ce protocole, nous démontrons la fabrication d&#39;un tableau de messages microactionneur déplacé verticalement sur lequel la technologie est basée, et encore démontrer comment cette technologie de base peut être modifié pour mener à haut débit de culture de cellules mécanique dynamique dans les deux à deux dimensions et trois paradigmes de la culture dimensionnelle.

Dans ce protocole, nous démontrons la fabrication d&#39;un tableau de messages microactionneur déplacé verticalement sur lequel la technologie est basée, et comment cette technologie de base peut être modifié pour mener à haut débit de culture de cellules mécanique dynamique dans la culture à la fois à deux dimensions et en trois dimensions paradigmes.

Plates-formes pour la culture cellulaire microfabriqués mécanique dynamique

La capacité de sonder systématiquement in vitro la réponse cellulaire à des combinaisons de stimuli mécanobiologiques pour l'ingénierie tissulaire, la découverte de médicaments ou...

L'objectif général de l'expérience suivante est de microfabriquer des dispositifs utilisés pour stimuler mécaniquement des cellules dans des environnements de culture bidimensionnels et tridimensionnels. Cela est réalisé en utilisant une technique de moulage et d'empilement multicouche en sandwich pour produire un réseau de micro-piliers activés verticalement. Dans une deuxième étape, le réseau de micro-piliers activés verticalement est modifié afin d'étirer un film de culture, ce qui applique des déformations bien contrôlées aux cellules cultivées sur ce film.Alternativement, le dispositif peut être modifié afin de comprimer des constructions de biomatériaux microstructurés afin d'appliquer une stimulation mécanique aux cellules. Des résultats obtenus à partir de cultures réalisées dans un réseau de gels hydrogels tridimensionnels montrent l'application simultanée d'une gamme de contraintes biaxiales équibiaxiales bidimensionnelles et de contraintes de compression tridimensionnelles à travers le dispositif, basée sur l'analyse d'image de marqueurs fluorescents de repère. Bonjour, je suis Chris Mariahs des laboratoires de Craig Simmons et U Sun du Département de génie mécanique et

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JoVE Journal

Bioengineering

Bioingénierie

Nous présentons deux procédés pour la microfabrication de puces polymère poreux pour la culture cellulaire en trois dimensions. Le premier est gaufrage à chaud combiné avec un processus de soudage à la vapeur de solvant. Le second utilise un procédé développé récemment microthermoforming combinée à la technologie d'ions piste menant à une simplification significative de la fabrication.

La microfabrication de Chip entreprises Échafaudages pour la culture cellulaire en trois dimensions

Nous avons développé une culture de cellules automatisé et plate-forme d'interrogation pour les expériences de stimulation cellulaire micro-échelle. La plate-forme offre un contrôle simple, polyvalent et précis dans la culture et la stimulation de petites populations de cellules, et la récupération de lysats pour les analyses moléculaires. La plate-forme est bien adapté aux études qui utilisent des cellules précieux et / ou des réactifs.

Une plate-forme automatisée polyvalent pour micro-échelle expériences de stimulation cellulaire

Ici, nous présentons un protocole de coculture de cellules primaires, de modèles de tissus et de biopsies à l’emporte-pièce dans une puce microfluidique multi-organes pendant une période allant jusqu’à 28 jours. Des cellules endothéliales microvasculaires dermiques humaines, des agrégats hépatiques et des biopsies cutanées ont été combinés avec succès dans une circulation de milieu commune.

Le Multi-Chip organes - Une plate-forme microfluidique à long terme Coculture multi-tissus

Ici, nous présentons un protocole pour l’isolement et la culture de cellules uniques avec une plateforme microfluidique, qui utilise un nouveau concept de conception de micropuits pour permettre l’isolement de cellules uniques à haute efficacité et la culture clonale à long terme.

Une plate-forme microfluidique pour l&#39;isolement à haut débit unique cellule et Culture

Cet article décrit la méthodologie détaillée pour préparer un tableau microenvironnement cellulaire artificiel multiplexés (MACME) pour le haut débit manipulation physique et chimique cues imitant en vivo microenvironnements cellulaires et à identifier l’environnement cellulaire optimal pour les cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) avec le profilage de cellule unique.

Fabrication d’un réseau multiplexé microenvironnement cellulaire artificiel

Nous décrivons une méthode pour construire des dispositifs pour la culture 3D et l’expérimentation avec des cellules et des organoïdes multicellulaires. Ce dispositif permet l’analyse des réponses cellulaires aux signaux solubles dans les microenvironnements 3D avec des gradients chimioattractant définis. Les organoïdes sont meilleurs que les cellules simples à la détection des faibles entrées bruyantes.

Analyse 3D des réponses multi-cellulaires aux gradients chemoattractant

Cet article fournit des méthodes détaillées pour fabriquer et caractériser un dispositif microfluidique pneumatiquement actionnant pour la compression de chondrocyte.

Une plate-forme microfluidique pour stimuler les chondrocytes avec compression dynamique

Nous présentons un dispositif microfluidique centrifuge à moteur qui peut cultiver des sphéroïdes cellulaires. À l'aide de cet appareil, les sphéroïdes de types de cellules simples ou multiples pourraient être facilement cocultivés dans des conditions de haute gravité.

Plateforme Lab-on-a-CD pour générer des sphéroïdes multicellulaires tridimensionnels

Ce protocole décrit une plate-forme de culture cellulaire reconfigurable à base de membranes qui intègre le format à puits ouvert avec des capacités d’écoulement de fluide. Cette plateforme est compatible avec les protocoles standard et permet des transitions réversibles entre les modes de culture à puits ouvert et microfluidique, répondant aux besoins des laboratoires d’ingénierie et de biosciences.

Transformer des modèles de tissus de barrière statique en systèmes microphysiologiques dynamiques

Des techniques simples sont décrites pour la production rapide de systèmes de culture microfabriqué neurones en utilisant un dispositif micromiroirs numériques pour la lithographie masque de projection dynamique sur réguliers des substrats de culture cellulaire. Ces systèmes de culture peut être plus représentatif de l'architecture biologique naturel, et les techniques décrites peuvent être adaptées pour de nombreuses applications.

Fabrication d&#39;hydrogels pour les systèmes de culture Micropatterned neuronaux utilisant la photolithographie dynamique projection de masque

Découvrez la fabrication de microplateformes mécaniques pour la culture cellulaire dynamique en 2D et 3D. Cette méthode permet d'étudier les réponses cellulaires à la stimulation mécanique contrôlée.

Plates-formes pour la culture cellulaire microfabriqués mécanique dynamique

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