Method Article

פיגומים תלת-ממדיים מקרו-נקבוביים משולבים ממוטות מיקרוג'ל

DOI:

10.3791/64010

June 16th, 2022

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מוטות מיקרוג'ל עם קבוצות תגובתיות משלימות מיוצרים באמצעות מיקרופלואידיקה עם היכולת להתחבר בתמיסה מימית. המיקרוג'לים האניזומטריים נתקעים ומתחברים למבנים יציבים עם נקבוביות גדולות יותר בהשוואה למערכות מבוססות כדוריות. מיקרו-ג'לים שעברו שינוי עם GRGDS-PC יוצרים מבנים תלת-ממדיים מקרו-נקבוביים שיכולים לשמש לתרבית תאים.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מערכת דו-רכיבית של מיקרוג'לים פונקציונליים ממיקרופלואידיקה מאפשרת קישור מהיר למבנים מקרו-נקבוביים תלת-ממדיים בתמיסות מימיות ללא תוספים נוספים. ג'לציה רציפה על השבב מאפשרת וריאציה של יחס הגובה-רוחב של המיקרוג'ל, הקובע את תכונות אבני הבניין עבור המבנים המתקבלים. מונומרים של גליצידיל מתקרילט (GMA) או 2-אמינואתיל מתקרילט (AMA) עוברים קופולימריזציה לרשת המיקרו-ג'ל על בסיס פולימרים של פוליאתילן גליקול (PEG) כדי להשיג פונקציונליות של אפוקסי או אמין. זרימת שמן ממוקדת מוחדרת למבנה השקע המיקרופלואידי כדי להבטיח איסוף רציף של מוטות המיקרוג'ל הפונקציונליים. בהתבסס על פרסום שפורסם לאחרונה, מבנים מבוססי מוטות מיקרוג'ל גורמים לנקבוביות גדולות יותר של כמה מאות מיקרומטרים, ובמקביל מובילים ליציבות פיגומים גבוהה יותר באופן כללי בהשוואה למודל מבוסס כדוריות. בדרך זו, ניתן לייצר מבנים בנפח גבוה יותר עם נפח חופשי יותר תוך הפחתת כמות החומר הנדרשת. הפיגומים המקרו-נקבוביים המחוברים זה לזה ניתנים לאיסוף ולהובלה ללא נזק או התפוררות. קבוצות אמין ואפוקסי שאינן מעורבות בקישור הדדי נשארות פעילות וניתן להשתמש בהן באופן עצמאי לאחר השינוי. פרוטוקול זה מתאר שיטה אופטימלית לייצור מוטות מיקרוג'ל ליצירת פיגומים מקרו-נקבוביים מקושרים שיכולים לשמש לניסויים הבאים בתאים.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כדי לחקור התנהגות מורכבת של תאים שיתופיים במבנים תלת-ממדיים, פלטפורמות פיגומים צריכות להראות ביצועים עקביים ביכולת השחזור, להיות בעלות גיאומטריה מתאימה לנדידת תאים, ובמקביל לאפשר גמישות מסוימת במונחים של שינוי פרמטרים כדי לחקור את השפעתם על הרקמה החיה1. בשנים האחרונות, הרעיון של חלקיקים מקרו-נקבוביים (MAP), שתואר לראשונה על ידי Segura et al., התפתח לפלטפורמה יעילה ורב-תכליתית לייצור פיגומים תלת-ממדיים2. ההרכב המותאם של המיקרו-ג'לים, שהם אבני הבניין של הפיגום התלת-ממדי הסופי, מגדיר מראש תכונות כגון קשיחות המבנה, התגובתיות הכימית הסלקטיבית של רשת הג'ל וגודל הנקבוביות הסופי של הפיגום 2,3,4,5,6. פפטידים דביקים של תאים כרמזים לאינטראקציות פיגומים-תאים משולבים ברשת הפולימרים של המיקרו-ג'לים כדי לאפשר חיבור של תאים, וניתן לגוון אותם כדי לחקור את ההשפעות הספציפיות שלהם על תאים בתרבית. הפיגומים התלת-ממדיים מיוצבים על ידי קישור של המיקרו-ג'לים הניתנים להזרקה בחישול עקב קשרים קוולנטיים או סופראמולקולריים, וכתוצאה מכך מבנים חזקים ומוגדרים עבור תרבית תאים 2,3,5,7,8.

Microfluidics ביססה את עצמה כאחת השיטות המדויקות והניתנות להתאמה להכנת הידרוג'לים גרעיניים מוגדרים9. האפשרות לייצר כמויות גדולות יותר של אבני הבניין הנדרשות בתהליך מתמשך תוך שמירה על חד-פעמיותן הכימית, המכנית והפיזיקלית, תורמת רבות להתאמתו של תהליך זה. יתר על כן, ניתן לתפעל את הגודל והצורה של המיקרו-ג'לים המיוצרים בשיטות שונות כגון תחליבי אצווה, מיקרופלואידיקה, ליתוגרפיה, ריסוס אלקטרודינמי או פיצול מכני, הקובעים את הגיאומטריה של אבני הבניין, ולפיכך, את המבנה התלת-ממדי של הפיגום הסופי 1,10.

לאחרונהדווח על הרעיון של פיגומים תלת-ממדיים מקרו-נקבוביים המורכבים ממוטות מיקרוג'ל פונקציונליים המתחברים במהירות בתמיסות מימיות ללא תוספים נוספים. האניזוטרופיה של מוטות מיקרוג'ל הביאה לנקבוביות גבוהות יותר ולהתפלגות נקבוביות עם גודל נקבוביות גדול יותר בהשוואה לשימוש במיקרו-ג'לים כדוריים במחקר זה11. באופן זה, פחות חומר יוצר נקבוביות גדולות יותר עם מגוון גיאומטריות נקבוביות שונות תוך שמירה על יציבות הפיגום התלת-ממדי. המערכת מורכבת משני סוגים של מוטות מיקרוג'ל עם קבוצות פונקציונליות משלימות של אמין ראשוני ואפוקסי הנצרכים בתוך התגובה ההדדית כאשר באים במגע זה עם זה. הקבוצות הפונקציונליות שאינן משתתפות בתהליך הקישור נשארות פעילות וניתן להשתמש בהן לבחירה לאחר שינוי עם פפטידים דביקים של תאים או גורמים ביו-אקטיביים אחרים. תאי פיברובלסטים מתחברים, מתפשטים ומתרבים כאשר הם מתרבים בתוך הפיגומים התלת-ממדיים, גדלים לראשונה על פני המיקרוג'ל וממלאים את רוב המקרופורים לאחר 5 ימים. מחקר ראשוני בתרבית משותפת של פיברובלסטים אנושיים ותאי אנדותל של ורידים בטבור אנושי (HUVECs) הראה תוצאות מבטיחות להיווצרות מבנים דמויי כלי דם בתוך הפיגומים התלת-ממדייםהמקושרים 11.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. חומר נדרש והכנות למיקרופלואידיקה

  1. עבור ההליך microfluidic המתואר, להשתמש 1 מ"ל ו 5 מ"ל מזרקי זכוכית משאבות מזרק. היווצרות טיפות על השבב נצפתה באמצעות מיקרוסקופ הפוך המצויד במצלמה במהירות גבוהה.
  2. צור את תכנון השבב המיקרופלואידי (איור 1B) באמצעות תוכנת תכנון בעזרת מחשב והפק תבנית אב כפי שכבר דווח12.
  3. השג קרינת UV מבוקרת באמצעות UV-LED שנבנה בעצמו (λ = 365 ננומטר, קוטר ספוט ~ 4.7 מ"מ) המספק הקרנה במהירות של 957 mW / cm2 דרך זכוכית כיסוי בעובי 0.13 מ"מ.
    הערה: קח בחשבון ייצור חום מקומי אפשרי על ידי ה- UV-LED במהלך הקרנה. אם זה המקרה, ודא קירור מספיק על ידי זרימת אוויר חיצונית.

2. ייצור מכשירים מיקרופלואידיים

הערה: ייצור המכשירים המיקרופלואידיים מבוסס על פרסוםקודם 13.

  1. הכינו 20 גרם של תערובת 10:1 (לפי מסה) של פולידימתילסילוקסן (PDMS) וחומר ריפוי. מערבבים במרץ במשך 3 דקות.
  2. יש לערבב 60 מ"ג של שמן אדום O ב-2.0 גרם טולואן. הוסיפו 50 מיקרו-ליטר של שמן O אדום בתמיסת טולואן לתערובת PDMS. מערבבים עד שתהיה התפלגות צבעים הומוגנית כדי להקטין את פיזור האור הלא רצוי ולשמור על גודל הכתם ממוקד במהלך הג'לציה על השבב.
  3. מוציאים את הבועות על ידי הכנסת התערובת למייבש המצויד במשאבת ואקום.
  4. יצקו את תערובת ה-PDMS לתבנית הראשית לגובה של 5-5.5 מ"מ והורידו שוב את הגז.
  5. אפשרו ל-PDMS להירפא במשך 18 שעות בטמפרטורת החדר כדי למנוע פגיעה בצבע דיאזו.
  6. חותכים את מבנה ה-PDMS ומנקבים חורי כניסה ויציאה לתוך המבנה באמצעות כלי דגימת ליבת קו (קוטר פנימי של 0.77 מ"מ, קוטר חיצוני של 1.07 מ"מ).
  7. יש לשטוף את ה-PDMS ולכסות את הזכוכית באיזופרופנול ובמים שעברו דה-יוניזציה שוב ושוב פי 5, ולאחר מכן להסיר את הנוזל באמצעות אוויר לחוץ או זרימת חנקן לאחר כל שלב כביסה.
  8. טפלו בזכוכית היבשה וב-PDMS יחד בתנור פלזמה בטמפרטורה של 0.2 mbar, עם זרימת חמצן של 20 מ"ל/דקה למשך 60 שניות ב-100 W, והתחברו ישירות כדי לקשור את הזכוכית וה-PDMS יחד כדי ליצור את ההתקן המיקרופלואידי.
    הערה: הימנע מכיפוף מבנה PDMS במהלך תהליך הכריכה כדי למזער את העיוות במבנה הערוץ.
  9. כדי להפוך את התעלות של השבב המיקרופלואידי להידרופובי, הנח את המכשיר יחד עם 50 μL של טריכלורו-(1 H,1 H,2 H,2 H-perfluoroctyl)-silane בתוך ייבוש תחת ואקום למשך הלילה (סגור את החיבור למשאבה לאחר הפחתת לחץ האדים). שטפו את החלק החיצוני של המכשיר עם הידרופלואורואטר.
    אזהרה: בצעו את השלבים הבאים במכסה אדים והימנעו מכל מגע עם פרפלואורו סילאן. השתמשו במייבש ואקום מזכוכית אטום בגריז. יש לנקות את חומר הייבוש ביסודיות לפני השימוש למטרות אחרות.

3. הכנת פתרון עבור microfluidics

  1. לשלב השמן הרציף, יש לערבב שמן פרפין והקסדקן (1:1 v/v) ולהוסיף 8% (w/w) של חומר פעילי שטח לא יוניים. מלאו מזרק זכוכית אחד של 1 מ"ל (שמן ראשון, איור 1) ו-5 מ"ל (שמן שני, איור 1).
  2. הכינו את תמיסות הקדם-פולימר לשלב הפיזור בבקבוקוני זכוכית חומים למניעת פירוק פוטו-אינפורמציה וג'לציה לא מכוונת.
    1. תמיסת פרפולימר של רכיב אמין המכילה GRGDS-PC
      1. לתמיסה של 300 μL, שקלו 33.3 מ"ג של כוכב-פוליאתילן גליקול-אקרילט (sPEG-AC) ו-3.03 מ"ג של ליתיום פניל-2,4,6-טרימתילבנזואיל-פוספינאט (LAP).
      2. יש להמיס 18.74 מ"ג של 2-אמינואתיל מתקרילט הידרוכלוריד (AMA) ב-1.5 מ"ל של מים שעברו דה-יוניזציה ולהעביר את התמיסה דרך מסנן מזרק (גודל נקבוביות 0.20 מיקרומטר).
        הערה: AMA הוא היגרוסקופי ויש להשליך אותו ברגע שהמוצק יוצר גושים במיכל האחסון.
      3. מכינים אליקוטים סטריליים של 36 mM GRGDS-PC במים ושומרים על טמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס עד לשימוש.
      4. השתמש ב-291.7 μL מתמיסת AMA כדי להמיס sPEG-AC ו-LAP, והוסף 8.3 μL מתמיסת GRGDS-PC. קח את הפתרון עם מזרק זכוכית 1 מ"ל ולהגן מפני אור באמצעות רדיד אלומיניום.
    2. תמיסת פרפולימר של רכיב אפוקסי
      1. לתמיסת 300 μL, יש לשקול 33.3 מ"ג של כוכב-פוליאתילן גליקול-אקרילט (sPEG-AC), 3.03 מ"ג של LAP ולהתמוסס ב-300 μL של מים שעברו דה-יוניזציה. יש להוסיף 2.4 מ"ג של גליצידיל מתקרילט (GMA).
        הערה: רעידות נמרצות מאיצות את התמוססות ה-GMA. קח את הפתרון עם מזרק זכוכית 1 מ"ל ולהגן מפני אור באמצעות רדיד אלומיניום.

4. ייצור וטיהור של מוטות מיקרוג'ל פונקציונליים של אמין ואפוקסי

figure-protocol-1
איור 1: סידור מכלול הג'לציה המיקרופלואידי על השבב . (A) מבט קדמי ומבט זוויתי על סידור הרכיבים במהלך מיקרופלואידיקה. (B) תכנון שבבים מיקרופלואידיים המשמשים לג'לציה על השבב של מוטות מיקרוג'ל. (1) צינור PE לכניסת השמן הראשונה. (2) צינור PE מוגן אור לכניסת שלב הפיזור. (3) צינור PE לכניסת השמן השנייה. (4) צינור PE מהשקע למיכל איסוף המוצרים. (5) מנורת UV ומיקום הקרנה בתעלה ישרה של 80 מיקרומטר ליד השקע. (6) עמדת מטרה/תצפית במיקרוסקופ. (7) רכיב PDMS צבעוני של ההתקן המיקרופלואידי. (8) כיסוי זכוכית המודבקת ל-PDMS. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

  1. הכנס את המחטים לצינורות PE והסר את הגז מהמזרק ומהצינור.
  2. הכנס צינור PE לשקע לאיסוף מוצרים.
  3. הניחו את כל מזרקי הזכוכית במשאבות המזרקים והכניסו כל קצה צינור לכניסה המתאימה (איור 1).
    הערה: הגן על צינורות הקדם-פולימר מפני אור באמצעות רדיד אלומיניום או צינור שחור כדי למנוע ג'לציה לא מכוונת.
  4. מקד את המיקרוסקופ בחתך השמן-מים.
  5. הפעל את משאבת מזרק השמן הראשונה (קצב זרימה = 100-200 μL / h) כדי למלא את הערוץ בשמן תחילה כדי למנוע הרטבת ערוץ על ידי שלב הפיזור.
  6. הפחיתו את קצב זרימת השמן הראשון ל-30 μL/h והפעילו את משאבת המזרק הפרה-פולימרית (קצב זרימה = 100-200 μL/h) עד שניתן יהיה לראות את השלב המיימי המפוזר בחתך.
  7. הגדר את קצב הזרימה הפרה-פולימרית ל-30 μL/h ומקד את המיקרוסקופ בשקע.
  8. הפעל את משאבת מזרק השמן השנייה (קצב זרימה של 300 μL/h) והמתן עד שמשטר הזרימה יהיה יציב.
  9. מניחים את צינור היציאה במיכל איסוף.
    הערה: הנח את קצה הצינור בחלק העליון של המיכל כדי למנוע עלייה בלחץ עקב הצטברות המוצר לאורך זמן.
  10. הגדר את מערכת קרינת ה-UV כך שהקרינה תהיה בטווח של 900-1000 mW/cm 2 (קרינה משומשת = 957 mW/cm2) ונקודת ההקרנה נמצאת בחלק הערוץ הישר לפני היציאה (איור 1B).
    הערה: הקפידו לא להקרין ליד חתך השמן-מים כדי למנוע סתימת התעלה. להגנה נוספת, כסו את מבני התעלה לפני נקודת ההקרנה בחלק העליון של היחידה.
  11. לפני קרינת UV, התאם את קצבי הזרימה של הפרה-פולימר והשמן הראשון כדי להשיג את יחס הגובה-רוחב הרצוי בטווח של 3.0 עד 4.5, והגדר את זמן ההקרנה של הפאזה המפוזרת ל~2.3 שניות, בהתאם לגודל נקודת ההקרנה.
  12. התחל קרינת UV, ובמידת הצורך, התאם את קצבי הזרימה שוב בהתאם לסעיף המשנה הקודם.
    הערה: שים לב לייצור בהתחלה ועקוב אחר התנהגות זרימה יציבה בשקע ואחידות מוטות המיקרוג'ל. ניתן להתאים את זרימת השמן השנייה כדי לייעל את הובלת המוצרים בתוך השקע.
  13. שנה את מיכל האיסוף וציין את זמן ההתחלה וקצב הזרימה של איסוף המוצרים.
    הערה: יש להגן על המוצר מפני אבק. הפסק לאסוף לפני שכל מזרק מתרוקן מהתמיסה.
  14. כדי לסיים את האיסוף, הסר את הגורם המכיל של האיסוף, תוך ציון הזמן. עצור הקרנה ואת כל משאבות המזרק.
  15. לאחר מכן יש לשטוף את המוצר 5x כל אחד עם n-הקסאן, איזופרופנול ומים שעברו דה-יוניזציה. יש להסיר את הסופר-נטנט לאחר שקיעת המוט.
    הערה: לאחר כל תוספת תמיסה, פזרו את המוצר בזהירות והמתינו 10 דקות לפני החלפת הממס, בהתחשב בדיפוזיה מולקולרית. החלף את האיזופרופנול בהדרגה במים כדי למנוע מהמוטות לצוף אל פני השטח של הנוזל. מספר שלבי שטיפה נוספים עם מים מפחיתים את עקבות האיזופרופנול הנותרים.

5. היווצרות פיגומים מקרו-נקבוביים

  1. קבע את מספר מוטות המיקרוג'ל לכל נפח פיזור עבור דגימות תפקודי אפוקסי ואמין.
  2. התאם את מספר הדגימות הפונקציונליות של אפוקסי ואמין לפי דילול או ריכוז לערך דומה בין 1,000-5,000 מוטות/100 μL.
    הערה: השתמש בצנטריפוגה בגודל ~2,000 x g למשך 5-10 שניות כדי להאיץ את שקיעת מוטות המיקרוג'ל. אם מספר המוטות לכל נפח פיזור נמוך, קישור מוטות עשוי לגרום לאשכולות מוטות קטנים יותר במקום מבנה יציב אחד. אם מספר המוטות לכל נפח פיזור גבוה, איכות הערבוב של שני הרכיבים תיפגע.
  3. מעבירים את פיזור הרכיב הראשון (~ 1,200 מוטות) לבקבוקון שקוף חרוטי של 1.5 מ"ל או 2 מ"ל.
  4. הוסף את הרכיב השני באופן מבוקר בפעולה רציפה (100 μL פיפטה). לאחר התוספת, מערבבים את התוכן ישירות באמצעות פיפטה כדי לקחת נוזל ולהוסיף אותו שוב. המבנה המקושר נוצר תוך שניות במהלך הערבוב.
    הערה: אם נוצרים אשכולות מרובים במקום מבנה קוהרנטי אחד, בדוק מחדש את מספר מוטות המיקרוג'ל לכל נפח או ספק ערבוב מבוקר יותר של שני הרכיבים.

6. דבק תאים לאחר שינוי

  1. חשב את המספר התיאורטי של קבוצות אפוקסי במבנה המקושר בהתבסס על קצב הזרימה של שלב הפולימר המפוזר, מספר המיקרוג'לים שנאספו במהלך זמן מסוים, וגורם הדילול של פיזור המיקרוג'ל המשמש להיווצרות פיגומים.
    הערה: הערך את המספר התיאורטי של חבורות אפוקסי לכל פיגום לפי המשוואה הבאה.
    figure-protocol-2
    figure-protocol-3
    n th: כמות תיאורטית של חומר
    c GMA: ריכוזGMA בתמיסה פרפולימרית
    ש: קצב זרימה של תמיסת פרפולימר
  2. הוסף תמיסת GRGDS-PC למבנה המקושר כדי לשנות את כל קבוצות האפוקסי הנותרות כאשר פפטיד דבק התא נושא אמין ותיול חופשיים (n[קבוצות אפוקסי תיאורטיות]/n[GRGDS-PC] = 1). יש להשאיר בטמפרטורת החדר למשך הלילה.
  3. הסר את המולקולות שלא הגיבו על ידי שטיפה במים שעברו דה-יוניזציה והסרת הסופרנטנט.

7. עיקור והעברה למדיה של תרבית תאים

  1. הפחיתו את מפלס המים כדי פשוט להטביע את הפיגום המחובר.
  2. פתח את הבקבוקון והקרן עם אור UV של λ = 250-300 ננומטר. סגרו את הבקבוקון והעבירו את הבקבוקון לספסל נקי. יש לשטוף 1x במים סטריליים.
  3. החליפו את המים בבקבוקון במדיה של תרבית תאים ואפשרו שיווי משקל למשך 5 דקות. חזור על זה עם מדיה תרבית תאים טריים 2x.
  4. מעבירים את הפיגום המקרו-נקבובי לצלחת באר של תרבית תאים לצורך הניסוי על ידי מזיגה או שימוש במרית.

  

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
איור 2: מבנה פיגומים מקרו-נקבוביים מוצלבים . (A) הקרנה תלת-ממדית של ערימת Z של מיקרוסקופיה קונפוקלית בגודל 500 מיקרומטר של הפיגום המקרו-נקבובי המקושר. סרגל האבנית מייצג 500 מיקרומטר. (B) פיגום מקושר המורכב מ~10,000 מוטות מיקרו-ג'ל על כיסוי שנלקחה ישירות מהמים. סרגל קנה המידה מייצג 5 מ"מ.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אחד השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה הוא האיכות של 2-אמינואתיל מתקרילט (AMA) המשמש כקומונומר לתפקוד אמין ראשוני. ה-AMA צריכה להיות אבקה עדינה ועדיף חסרת צבע המועברת במיכל זכוכית חום אטום לגז. יש להימנע משימוש בחומר ירקרק וגבשושי, שכן הוא פוגע באופן משמעותי בתגובת הג'לציה ומשפיע לרעה על יכולת השחזור של התוצאות. במקרה של ג'לציה לקויה ומוטות מיקרוג'ל לא יציבים, ניתן לשקול לשנות את הספק.

אם הערבוב של מוטות מיקרוג'ל אמין ואפוקסי מוביל לאשכולות מקושרים מרובים ולא למבנה יציב אחד, בדוק את מספר המוטות בכל ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מבטיחים כי אין ניגודי עניינים.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מביעים את תודתנו למחברים השותפים של עבודתנו הקודמת שמתודולוגיה זו מבוססת עליהם, סלין ממזר, לואיס פ. ב. גרזוני, יונקה קיטל, רוסטיסלב וינוקור, ניקולאי בורן ותמאס הרסטי. אנו מודים על מימון מ- Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) במסגרת הפרויקט B5 ו- C3 SFB 985 "מיקרוג'לים פונקציונליים ומערכות מיקרוג'ל". אנו מכירים במימון מוועדת התחרות של הסנאט של לייבניץ (SAW) במסגרת תוכנית Professorinnenprogram (SAW-2017-PB62: BioMat). אנו מכירים בכנות במימון מהנציבות האירופית (EUSMI, 731019). עבודה זו בוצעה בחלקה במרכז לטכנולוגיית פולימרים כימיים (CPT), אשר נתמך על ידי האיחוד האירופי והמדינה הפדרלית של נורדריין-וסטפאליה (מענק EFRE 30 00 883 02).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ABIL EM 90Evonik144243-53-8פעילי שטח לא יוניים
2-אמינואתיל מתאקרילט הידרוכלורידTCI ChemicalsA3413>98.0% (T)(HPLC)
8-Arm PEG-acrylate 20 kDaBiochempeg Scientific Inc.A88009-20K≥ 95 %
AutoCAD 2019תוכנת Autodesk לעיצוב בעזרת מחשב (CAD); מידול של עיצובים מיקרופלואידיים
מסנן מזרק CHROMAFIL MV A-20/25CHROMAFILCarl Roth GmbH+Co.KGXH49.1גודל נקבוביות 0.20 ומיקרו; m; אסטרים מעורבים תאית (MV)
כיסוי זכוכיתMarienfeld-Superiorסוג מס' 1
EMS כלי דגימת ליבת קו שוויצרי 0.75 מ"מאלקטרונים מדעי0.77 מ"מ קוטר פנימי, קוטר חיצוני 1.07 מ"מ
אתנול אבסולוטVWR כימיקלים
FL3-U3-13Y3M 150 FPS מצלמה מהירהמערכות
FLIRאיזומר פלואורססינאמין ISigma-Aldrich201626
Fluorescein isothiocyanateThermo Fisher Scientific46424
25G x 5/8' ’ מחטים 0,50 x 16 מ"מBD Microlance 3
Glycidyl methacrylateSigma-Aldrich779342≥ 97.0% (GC)
GRGDS-PCCPC ScientificFIBN-015A
מזרקים אטומים לגז מסדרת המילטון 1000Thermo Fisher Scientific10772361/10500052PFTE Luer-Lock
HexaneSigma-Aldrich1,04,367
ליתיום פניל-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinateSigma-Aldrich900889≥ 95
מוטיק AE2000 מיקרוסקופ משולשטד פלה, בע"מ22443-12
Novec 7100סיגמא-אולדריץ'SHH0002
שמן אדום Oסיגמא-אולדריץ'O9755
פרפיןVWR כימיקלים24679320
Pavone Nanoindenter Platformאופטיקה11Life
פוספט חוצץ מלחתרמו פישר מדעיAM9624
פוליאתילן צינורות 0.38 פעמים; 1.09 מ"מ דרגהרפואית טיפה ID 0.38 מ"מ OD 1.09 מ"מ
2-פרופנולסיגמא-אולדריץ'190764מגיב ACS, ≥ 99.5%
חלבון LoBind צינורותאפנדורף30108132
משאבת 11 פיקו פלוס עלית משאבת מזרק ניתנת לתכנותהרווארד מכשיר
RPMI 1640 בינוניGibco11530586
SYLGARD 184 ערכת אלסטומר סיליקוןDow SYLGARD634165S
טריכלורו-(1H,1H,2H,2H-perfluoroctyl)-סילאןSigma-Aldrich448931
UVC LED תיבת עיקורUVLED אופטית ושות 'בע"מ9S SZH8-S2
מיקרוסקופיה %

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Daly, A. C., Riley, L., Segura, T., Burdick, J. A. Hydrogel microparticles for biomedical applications. Nature Reviews Materials. 5 (1), 20-43 (2020).
  2. Griffin, D. R., Weaver, W. M., Scumpia, P. O., Di Carlo, D., Segura, T. Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks. Nature Materials. 14 (7), 737-744 (2015).
  3. Xin, S., Wyman, O. M., Alge, D. L. Assembly of PEG microgels into porous cell-instructive 3D scaffolds via thiol-ene click chemistry. Advanced Healthcare Materials. 7 (11), 1800160(2018).
  4. Truong, N. F., et al. Microporous annealed particle hydrogel stiffness, void space size, and adhesion properties impact cell proliferation, cell spreading, and gene transfer. Acta Biomaterialia. 94, 160-172 (2019).
  5. Sheikhi, A., et al. Microfluidic-enabled bottom-up hydrogels from annealable naturally-derived protein microbeads. Biomaterials. 192, 560-568 (2019).
  6. de Rutte, J. M., Koh, J., Di Carlo, D. Scalable high-throughput production of modular microgels for in situ assembly of microporous tissue scaffolds. Advanced Functional Materials. 29 (25), 1900071(2019).
  7. Hsu, R. -S., et al. Adaptable microporous hydrogels of propagating NGF-gradient by injectable building blocks for accelerated axonal outgrowth. Advanced Science. 6 (16), 1900520(2019).
  8. Caldwell, A. S., Campbell, G. T., Shekiro, K. M. T., Anseth, K. S. Clickable microgel scaffolds as platforms for 3D cell encapsulation. Advanced Healthcare Materials. 6 (15), 1700254(2017).
  9. Chen, Z., et al. Advanced microfluidic devices for fabricating multi-structural hydrogel microsphere. Exploration. 1 (3), 20210036(2021).
  10. Qazi, T. H., et al. Anisotropic rod-shaped particles influence injectable granular hydrogel properties and cell invasion. Advanced Materials. 34 (12), 2109194(2022).
  11. Rommel, D., et al. Functionalized microgel rods interlinked into soft macroporous structures for 3D cell culture. Advanced Science. 9 (10), 2103554(2022).
  12. Guerzoni, L. P. B., et al. Cell encapsulation in soft, anisometric poly(ethylene) glycol microgels using a novel radical-free microfluidic system. Small. 15 (20), 1900692(2019).
  13. Krüger, A. J. D., et al. Compartmentalized jet polymerization as a high-resolution process to continuously produce anisometric microgel rods with adjustable size and stiffness. Advanced Materials. 31 (49), 1903668(2019).
  14. Darling, N. J., et al. Click by click microporous annealed particle (MAP) scaffolds. Advanced Healthcare Materials. 9 (10), 1901391(2020).
  15. Lutzweiler, G., Ndreu Halili,, Engin Vrana, N. The overview of porous, bioactive scaffolds as instructive biomaterials for tissue regeneration and their clinical translation. Pharmaceutics. 12 (7), 602(2020).
  16. Dang, H. P., et al. 3D printed dual macro-, microscale porous network as a tissue engineering scaffold with drug delivering function. Biofabrication. 11 (3), 035014(2019).
  17. Highley, C. B., Song, K. H., Daly, A. C., Burdick, J. A. Jammed microgel inks for 3D printing applications. Advanced Science. 6 (1), 1801076(2019).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Macroporous ScaffoldsMicrogel Rods3D Scaffold FabricationMicrofluidic GelationPhotoinitiated GelationPolyethylene GlycolScaffold Pore SizeAmine FunctionalizationEpoxy FunctionalizationConfocal Microscopy

Related Articles