תא כותרת Encapsulation על ידי טיפות
October 1st, 2007
שמי האנג מון. אני עובדת עם הפרופסור לקונדומים. הוא ואני עובדים עם שלב XYJ כדי ליצור מבנה תלת מימדי של תא.
היי, אני PE ולין ואני עובד עם פרויקט הדפסת התאים עם אנקפסולציה של תאים ומדיה וג'לים. זהו סולנואיד לפליטת תערובת תאים ותאים של aros על גבי מדיה תאית. שסתום ה- so מופעל על ידי שני קווי אות.
קו האיתות מגיע מלוח יבש כאן. האות הגיע מכאן. הקו הזה דרך הקו הזה, זה הוא מחולל הפונקציה הראשון.
אז הראשון נוצר על ידי הדרך המתוכנתת שלנו. אז אם אתה רוצה, אתה רוצה לשנות את הארנק, אתה יכול לשנות את התוכנית עם קו המתגים או שאתה יכול לשלוט במחולל התהליכים למחשב. השסתום הסלולרי פתוח וסגור על ידי האות החשמלי, אך התא מסופק דרך קו זה.
התא והמדיה או הג'ל האגרו מסופקים דרך מזרקי המזרק. המזרקים בתוך המים, בתוך המזרק הוא נורית הלחיצה באוויר. האוויר בלחץ מסופק ממיכל כמו כאן הקו.
אז הקו הקטן והאוויר המרוכז עפים דרך מסנן האוויר. מסנן האוויר מפלה את האבק וסוג אחר של לכלוך. כלומר מחולל לחץ שאנו קוראים לו, מייצר את האות המשמש לפתיחת פעמון האוויר הסולארי או סגירת מחשב שסתום האוויר הסולארי הוא המחובר דרך מחבר P-I-B-U-S-V.
כך שנוכל להשתמש ביציאת ה- USB ישירות במחשב שלנו, המחשב הנייד. אז זה מחובר לצד הזה כאן. ואז אנחנו יכולים לשלוט דרך מחשב הבקרה כאן.
אז אם אנחנו רוצים לסנכרן את תנועת הבמה ופתיחת הפעמון יכולה להיות נשלטת על ידי אותו בקר כמו מחשב נייד. כך שנוכל לשלוט בתזמון מתי הוא נפתח, מתי הוא נסגר, ומתי הוא זז ומתי הוא נעצר. ואנחנו יכולים לסנכרן את התנועה ואת פעמון הפתיחה.
שלב זה הוא השלב הממונע. הוא מועבר אוטומטית דרך קו אות המוות והמנוע. אז המינוע הוא 0.1 מיקרומטר.
כך שהוא יכול באופן אידיאלי הוא יכול לצייר את הקו עד קו 100 מילימטר. אז ציר הסילון נע, עולה ויורד ככה. אז הוא שולט במכסה שבין המצע לחגורת השמש.
כך שהוא יכול לשלוט בגובה הפליטה. המצע הזה הוא המחובר לשלבי XY כאן, X כאן ו-Y שם. אז זה נע סביב תוכנית XY.
אז זה מצייר כמה שלבים ימניים של הדגמת תכונות הם שלושה Xs, X, Y G.So ציר הסילון או ציר ה-XY נשלט על ידי אות כאן. אז קו האות מחובר לבקר התנועה כאן. לבקר התנועה הזה אין שום מתג ידני בכלל מכיוון שלא ניתן לשלוט בו ידנית.
זה נשלט באמצעות המחשב הנייד. אז המחשב הנייד מחובר. הצד האחורי של הבקר, יש לנו שלושה xs עבור תא הדפסה XY jet.
אז זה עושה שלושה סוגים שונים של אותות באופן עצמאי. ואז בקר התנועה מתקשר דרך מחברי rf 2, 3, 2 מחובר ישירות ל- USV. ואז USV מחובר למחשב נייד.
אז לווה נשלט על ידי מחשב נייד. אנחנו משתמשים בתוכנת אוטוקאד, אנחנו יוצרים נתיב דור A ככה באם. ואז זה משתנה לשפת המכונה ככה.
אז שפת מכונה מועברת למצב שבו התו הפשוט והמספרים ככה. יש כל עמדה הקשורה לשלבי X, Y, Z כאן אני בוחר את הקובץ, מכיל תוכנית מסוג זה ואז פותח תוכנית הורדה ככה. ואז אני בוחר מקובץ כמו שעושה בדיוק את אותו הדבר, קובץ הטקסט.
רק קובץ הטקסט מוריד, בחר קובץ טקסט והורד אוטומטית ממחשב נייד למנהל בקר תנועה ואז זה הולך לדמות BAM כפי שציינתי קודם, BAM. בבקבוק זה נמצאים N IH 3G שלושה תאי פיברבלסט עכבר. ואני הולך קודם כל לשאוף את המדיה הישנה.
תהליך זה הוא לעבור את התאים והתאים נדבקים לתחתית הבקבוק. אז אחרי שאיבת המדיה, אני הולך להכניס שישה RYS שבהם יש אנזים. בסדר? לכן, לאחר שהטריפסין הוכנס לבקבוק, אנו צריכים לחכות שלוש עד חמש דקות עד שהתאים יתנתקו מתחתית הבקבוק.
עכשיו אנחנו מוכנים להכניס את המדיה ולהעביר את התאים לתוך צינור צנטריפוגה. זה דילול של אחד לאחד. אז אני מכניס שישה מיליון מהמדיה הזו ממש כאן ואני הולך לשטוף קצת את המסורים כדי לוודא שכולם עוברים.
ועכשיו התאים מוכנים להיות צנטריפוגות בצינור הזה. עכשיו אנחנו הולכים לצנטריפוגה את התאים האלה באלף סל"ד שלוש עד חמש דקות. עכשיו כשהתאים סובבו לכדור, אני הולך לשאוב את הסופרנטנט.
עכשיו אני הולך לשטוף את התאים עם PBS. וזהו, זה מיועד לצביעה של התאים. הכתמים בהם אנו משתמשים הם מצעי אסטראז.
אוקיי, עכשיו אנחנו הולכים שוב לצנטריפוגה ולסובב את התאים לחיך. ואני הולך לשאוב את ה-PBS ואני הולך לשרף את התאים. אני בתקשורת כדי שיספרו אותי.
אני מערבב את התאים כך שכאשר ניקח דגימה ממנה, הריכוז יהיה אחיד בכל הצינור. עכשיו אני הולך לקחת מאה מיקרוליטר מהתאים כדי למדוד את צפיפות התאים. עכשיו אני מכניס מאה מיקרוליטר של סוג וכחול, שזה כתם.
אנחנו הולכים לחכות שלוש עד חמש דקות כדי שהכתם יחלחל לקרומי תאים מתים. כשאנחנו סופרים את התאים, את התאים הכחולים אנחנו לא סופרים. התאים מוכנים לספירה עם ההמו ציטומטר, אני הולך להעביר 50 מיקרוליטר מתערובת התאים לכל צד של ההמו ציטומטר.
אוקיי, אני הולך לכסות אותו עם שקופית זכוכית. יש שני צדדים לציטומטר ההמו. אני הולך לספור את הצלע הראשונה ואחרי שספרתי את שני הצדדים, אני הולך לקחת את הממוצע ואז להכפיל בשניים כי היה לנו דילול של אחד לאחד עם הכתב בכחול.
אז בעצם צפיפות התאים שלנו תהיה 135 כפול 10 לארבעה תאים למיליון. עבור הניסוי שלנו, נשתמש בתמיסת תאים עם ריכוז של חצי מיליון תאים למיליון. ולכן, מכיוון שיש לנו 13.5 מיליון תאים, אני אבצע החייאה ותשעה את התאים ב-27 מיליון מדיה.
אנו משתמשים בשני סוגים שונים של כתמים. זוהי בדיקה חיה מבדיקות מולקולריות. הכתם הראשון שלנו נקרא סידן am.
הכתם השני שלנו נקרא AUM homodimer. הוא מכתים תאים מתים. אנו משתמשים בעירור כחול כדי לקבל פלואורסצנטיות ירוקה ועירור ירוק כדי לקבל פלואורסצנטיות אדומה עבור שני הכתמים האלה, כאשר אנו מדמים את תמיסת הקוביות שלנו תכין ב-PBS.
אז ראשית אני הולך להעביר חמישה מיל של PBS לתמיסת מלח עם חוצץ פוספט. זה תמיסת מלח. עכשיו אני הולך להוסיף חצי מיקרוליטר סידן למיל.
עכשיו אני מוסיף 2.5 מיקרוליטר סידן לצינור ושני מיקרוליטר של הומודימר לכל מיל PBS. הנה מכונת ה-btex. זה הופך את התא והמדיה למפוזרים היטב בכל הנפח.
עכשיו אנחנו מעמיסים את התא 200 מיקרוליטר על השבעה כאן. ואז אנחנו שמים את המכסה, זה אטום היטב בצורה כזו כאן אני פותח את השסתום ואז זה הלחץ אוויר קל נכנס ואז אני מכוון את החגורה ככה. ואז זה שינה את הלחץ.
אז אני מסתגל. הלחץ הוא חמישה PSI. החלק הפנימי של לחץ הצינורות הוא חמישה PSI.
מכאן לכאן, הוא התחבר דרך זה בתוך החור. אז פשוט אנחנו פותחים את הפעמון כאן ואז התא מוזרק עם לחץ חמשת ה-PSI ואז מתחיל להיפתח. ואז שסתום סונה מתחיל לפעול.
ואז אנו מגלגלים את המצע. זה מצע הוא רק זכוכית שקופית פשוטה. ואז אנחנו מעמיסים את החלק המתאים ואני שם איזה סרט סקיצה כדי לתקן את המצע ככה, נכון?
ופשוט אני פשוט מתקן את זה. אז אנחנו מגדירים את כל העניין התא והשסתום הארי והמצע במהלך הזזת הארי עובד, מתחילים לעבוד. אז אנחנו מגדירים את כל העניין ואז פותחים את השסתום.
ואז אנחנו מזיזים את הבמה ככה, נכון? ואז אנחנו יוצרים תבנית כלשהי על תבנית המצע על המצע ותווי ה-bam. אני הולך לטבול את הטיפות האלה שהדפסנו בתמיסת הצבע הזו שהכנו קודם.
ועכשיו הטיפות יודגרו למשך 10 דקות ואז יצולמו. ראשית אני הולך להתאים את התמונה דרך העינית. התמונה הראשונה שלנו היא רק תמונת שדה בהיר.
אני הולך לכבות את האור ולהחליף את המסנן כך שיהיה לנו עירור כחול, שיראה פלואורסצנטיות ירוקה. והתמונה השלישית שנצלם היא התאים המתים, שהוא כתם Thm Homodimer. ועם אור ירוק, נקבל פלואורסצנטיות אדומה.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מאמר זה דן בפיתוח מבנה תאים תלת-ממדי באמצעות פרויקט הדפסת תאים. המחקר כולל הקפסולציה של תאים ושימוש במדיה וג'לים כדי לשפר את תהליך ההדפסה.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- ביולוגיה של תאים
- הדפסה ביולוגית תלת-ממדית
- הקפסולציה של תאים
רקע
- הדפסה ביולוגית תלת-ממדית היא תחום הולך וגדל בהנדסת רקמות.
- טכניקות הקפסולציה של תאים חיוניות לשמירה על חיוניות התאים.
- מדיה וג'לים ממלאים תפקיד משמעותי בתהליך ההדפסה.
- הבנת המכניקה של פליטת תאים חיונית להדפסה מוצלחת.
מטרת המחקר
- ליצור שיטה אמינה להדפסה תלת-ממדית של תאים.
- לחקור את ההשפעות של מדיה וג'לים שונים על חיוניות התאים.
- לפתח מערכת שסתום סולנואיד לפליטת תאים מדויקת.
שיטות ששימשו
- תכנון ויישומים של שסתום סולנואיד לפליטת תאים.
- בדיקה של מדיה וג'לים שונים להקפסולציה אופטימלית של תאים.
- שימוש בשלב הדפסה תלת-ממדי לבניית מבני תאים.
- הפעלת קו אות לשסתום הסולנואיד.
תוצאות עיקריות
- פיתוח מוצלח של מבנה תאים תלת-ממדי באמצעות שיטת ההדפסה.
- זיהוי מדיה וג'לים יעילים להקפסולציה של תאים.
- הוכחת יעילות שסתום הסולנואיד בפליטת תאים.
- תובנות לגבי המכניקה של תהליך ההדפסה.
מסקנות
- המחקר מקדם את תחום ההדפסה הביולוגית התלת-ממדית.
- הממצאים יכולים להוביל לשיפור טכניקות בהנדסת רקמות.
- מחקר עתידי עשוי לחקור יישומים נוספים של השיטות שפותחו.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
This work presents a programmable microfluidic platform for precise cell encapsulation and deposition, enabling reproducible 3D cellular architectures. The system supports early-stage target validation by providing controlled microenvironments for phenotypic screening and mechanistic de-risking of cellular responses. Integration with automated staging and valve control enhances throughput and reproducibility in discovery workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through controlled cell encapsulation in defined microgels.
- Operational Value: Supports biological de-risking by standardizing cellular input parameters for reproducible assay outputs.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream compound evaluation via consistent droplet-based cell deposition.
- Operational Value: Addresses assay standardization through programmable valve actuation and stage positioning for uniform sample preparation.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Discusses disease relevance through use of NIH 3T3 fibroblast cells as a model system for stromal interactions.
- Operational Value: Describes continuity from discovery through preclinical validation by enabling layered tissue-like structures for extended culture.
Pipeline & Workflow Integration
The method positions itself within the discovery continuum from Early Discovery to Lead Identification by enabling hypothesis-driven cellular patterning and quantitative response measurement.
- Discovery Biology: Explains how the method supports hypothesis testing via spatial control of cell-cell and cell-matrix interactions in printed architectures.
- Screening: Describes assay readiness through synchronized valve and stage control for precise picoliter-scale droplet generation.
- Analytics: Highlights live/dead fluorescence readouts (Calcium AM and Ethidium Homodimer) that enable quantitative viability assessment under blue/green excitation.
- Translational Research: Connects the method to preclinical continuity by using fibroblast models relevant to stromal tissue engineering and fibrosis modeling.
- Enterprise Reuse: Frames the method as a reusable capability through laptop-controlled motion and valve systems adaptable to multiple cell types and gel formulations.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence through reduced variability in cellular encapsulation and deposition.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability via programmable pressure regulation (5 PSI) and motorized staging (0.1 µm resolution).
- Strategic Value: Better go/no-go decisions through standardized viability readouts and reduced false negatives in cytotoxicity screening.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization via quantifiable extracellular matrix mimicry and stromal interaction modeling.
Implementation Considerations
- Required scientific expertise in microfluidics, cell handling, and fluorescence microscopy.
- Instrumentation and analytical infrastructure needs include pressure-regulated syringe pumps, motorized XYZ stages, and fluorescence imaging systems.
- Cross-team standardization requirements for valve timing, pressure settings, and cell preparation protocols.
- Adaptation considerations across model systems including primary cells, stem cells, and co-culture configurations.
- Practical limitations include shear sensitivity during ejection and gel polymerization kinetics affecting droplet integrity.
