Name: Micropatterning והרכבת 3D microvessels (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 5 s
Description: למדו שיטת יציקת הזרקה ליצירת כלי דם מיקרוסקופיים תלת-ממדיים המחקים פיזיולוגיה אנדותלית. טכניקה זו מאפשרת חקר מחלות כלי דם ותפקוד רקמתי ביולוגיה וסקולרית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות לין ומייק גארווי הדמיה מעבדה במכון תאי גזע ורפואה רגנרטיבית וכן מתקן Nanofabrication וושינגטון באוניברסיטת וושינגטון. הם גם מכירים את התמיכה הכספית של המכון הלאומי לבריאות מעניקה DP2DK102258 (כדי YZ), והכשרה מעניקה T32EB001650 (כדי SSK ו MAR) ו T32HL007312 (כדי MAR).

<ol><li>Rubanyi, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+endothelium+in+cardiovascular+homeostasis+and+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cardiovasc.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">The role of endothelium in cardiovascular homeostasis and diseases.</a> J. Cardiovasc. Pharmacol. 22, Suppl 4 37-44 (1993).</li>
<li>van Hinsbergh, V. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+endothelium%3A+vascular+control+of+haemostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Obstet.+Gynecol.+Reprod.+Biol%22%5BJournal%5D)">The endothelium: vascular control of haemostasis.</a> Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 95 (2), 198-201 (2001).</li>
<li>Chiu, J. -J., Chien, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Disturbed+Flow+on+Vascular+Endothelium%3A+Pathophysiological+Basis+and+Clinical+Perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Effects of Disturbed Flow on Vascular Endothelium: Pathophysiological Basis and Clinical Perspectives.</a> Physiol. Rev. 91, 327-387 (2011).</li>
<li>Qi, Y., Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDGF-BB+and+TGB-b1+on+cross-talk+between+endothelial+and+smooth+muscle+cells+in+vascular+remodeling+induced+by+low+shear+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">PDGF-BB and TGB-b1 on cross-talk between endothelial and smooth muscle cells in vascular remodeling induced by low shear stress.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 108, 1908-1913 (2011).</li>
<li>Sozzani, S., Del Prete, A., Bonecchi, R., Locati, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemokines+as+effector+and+target+molecules+in+vascular+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc.+Res%22%5BJournal%5D)">Chemokines as effector and target molecules in vascular biology.</a> Cardiovasc. Res. 107 (3), 364-372 (2015).</li>
<li>Huh, D., Hamilton, G. A., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+3D+cell+culture+to+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">From 3D cell culture to organs-on-chips.</a> Trends Cell Biol. 21 (12), 745-754 (2011).</li>
<li>Staton, C. a, Reed, M. W. R., Brown, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+analysis+of+current+in+vitro+and+in+vivo+angiogenesis+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Exp.+Pathol%22%5BJournal%5D)">A critical analysis of current in vitro and in vivo angiogenesis assays.</a> Int. J. Exp. Pathol. 90, 195-221 (2009).</li>
<li>Greek, R., Menache, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+Reviews+of+Animal+Models%3A+Methodology+versus+Epistemology%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Med.+Sci%22%5BJournal%5D)">Systematic Reviews of Animal Models: Methodology versus Epistemology.</a> Int. J. Med. Sci. 10, 206-221 (2013).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+Animal+Models+of+Disease+Reliably+Inform+Human+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Med%22%5BJournal%5D)">Can Animal Models of Disease Reliably Inform Human Studies.</a> PLoS Med. van der Worp, H. B., Howells, D. W., et al. 7 (3), e1000245(2010).</li>
<li>Leong, X. -F., Ng, C. -Y., Jaarin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+Models+in+Cardiovascular+Research%3A+Hypertension+and+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Res.+Int%22%5BJournal%5D)">Animal Models in Cardiovascular Research: Hypertension and Atherosclerosis.</a> Biomed Res. Int. 2015, 528757(2015).</li>
<li>Pries, A. R., Secomb, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Making+Microvascular+Networks+Work%3A+Angiogenesis%2C+Remodeling%2C+and+Pruning%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology%22%5BJournal%5D)">Making Microvascular Networks Work: Angiogenesis, Remodeling, and Pruning.</a> Physiology. 29, 446-455 (2014).</li>
<li>D'Amore, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+Of+Angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Mechanisms Of Angiogenesis.</a> Annu. Rev. Physiol. 49, 453-464 (1987).</li>
<li>Geudens, I., Gerhardt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coordinating+cell+behaviour+during+blood+vessel+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Coordinating cell behaviour during blood vessel formation.</a> Development. 138, 4569-4583 (2011).</li>
<li>Ribatti, D., Nico, B., Crivellato, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+the+vascular+system%3A+a+historical+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">The development of the vascular system: a historical overview.</a> Methods Mol. Biol. 1214, 1-14 (2015).</li>
<li>Ribatti, D., Nico, B., Crivellato, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+and+molecular+aspects+of+physiological+vascular+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Angiogenesis%22%5BJournal%5D)">Morphological and molecular aspects of physiological vascular morphogenesis.</a> Angiogenesis. 12 (2), 101-111 (2009).</li>
<li>Bautch, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VEGF-directed+blood+vessel+patterning%3A+From+cells+to+organism%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harb.+Perspect.+Med%22%5BJournal%5D)">VEGF-directed blood vessel patterning: From cells to organism.</a> Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2 (9), 1-12 (2012).</li>
<li>Stratman, A. N., Schwindt, A. E., Malotte, K. M., Davis, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial-derived+PDGF-BB+and+HB-EGF+coordinately+regulate+pericyte+recruitment+during+vasculogenic+tube+assembly+and+stabilization%5BTitle%5D)+AND+%22Blood%22%5BJournal%5D)">Endothelial-derived PDGF-BB and HB-EGF coordinately regulate pericyte recruitment during vasculogenic tube assembly and stabilization.</a> Blood. 116, 4720-4730 (2010).</li>
<li>Bach, T. L., Barsigian, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VE-Cadherin+mediates+endothelial+cell+capillary+tube+formation+in+fibrin+and+collagen+gels%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Cell+Res%22%5BJournal%5D)">VE-Cadherin mediates endothelial cell capillary tube formation in fibrin and collagen gels.</a> Exp. Cell Res. 238 (238), 324-334 (1998).</li>
<li>Kubow, K. E., Conrad, S. K., Horwitz, aR. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+microarchitecture+and+myosin+II+determine+adhesion+in+3D+matrices%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Matrix microarchitecture and myosin II determine adhesion in 3D matrices.</a> Curr. Biol. 23 (17), 1607-1619 (2013).</li>
<li>Potapova, I. A., Gaudette, G. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesenchymal+Stem+Cells+Support+Migration%2C+Extracellular+Matrix+Invasion%2C+Proliferation%2C+and+Survival+of+Endothelial+Cells+In+Vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells%22%5BJournal%5D)">Mesenchymal Stem Cells Support Migration, Extracellular Matrix Invasion, Proliferation, and Survival of Endothelial Cells In Vitro.</a> Stem Cells. 25 (7), 1761-1768 (2007).</li>
<li>Bayless, K. J., Davis, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sphingosine-1-phosphate+markedly+induces+matrix+metalloproteinase+and+integrin-dependent+human+endothelial+cell+invasion+and+lumen+formation+in+three-dimensional+collagen+and+fibrin+matrices%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem.+Biophys.+Res.+Commun%22%5BJournal%5D)">Sphingosine-1-phosphate markedly induces matrix metalloproteinase and integrin-dependent human endothelial cell invasion and lumen formation in three-dimensional collagen and fibrin matrices.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 312 (4), 903-913 (2003).</li>
<li>Hellström, M., Gerhardt, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lack+of+pericytes+leads+to+endothelial+hyperplasia+and+abnormal+vascular+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Lack of pericytes leads to endothelial hyperplasia and abnormal vascular morphogenesis.</a> J. Cell Biol. 152 (3), 543-553 (2001).</li>
<li>Tulloch, N. L., Muskheli, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+Engineered+Human+Myocardium+With+Mechanical+Loading+and+Vascular+Coculture%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Growth of Engineered Human Myocardium With Mechanical Loading and Vascular Coculture.</a> Circ. Res. 109, 47-59 (2011).</li>
<li>Davis, G. E., Saunders, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+balance+of+capillary+tube+formation+versus+regression+in+wound+repair%3A+role+of+matrix+metalloproteinases+and+their+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Investig.+dermatology+Symp%22%5BJournal%5D)">Molecular balance of capillary tube formation versus regression in wound repair: role of matrix metalloproteinases and their inhibitors.</a> J. Investig. dermatology Symp. 11 (1), 44-56 (2006).</li>
<li>Kannan, R. Y., Salacinski, H. J., Butler, P. E., Hamilton, G., Seifalian, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+status+of+prosthetic+bypass+grafts%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+B.+Appl.+Biomater%22%5BJournal%5D)">Current status of prosthetic bypass grafts: a review.</a> J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 74, 570-581 (2005).</li>
<li>Nerem, R. M., Seliktar, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+Tissue+Engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Vascular Tissue Engineering.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 3 (1), 225-243 (2001).</li>
<li>Melchiorri, A. J., Hibino, N., Fisher, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+and+techniques+to+enhance+the+in+situ+endothelialization+of+small-diameter+biodegradable+polymeric+vascular+grafts%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+B.+Rev%22%5BJournal%5D)">Strategies and techniques to enhance the in situ endothelialization of small-diameter biodegradable polymeric vascular grafts.</a> Tissue Eng. Part B. Rev. 19 (4), 292-307 (2013).</li>
<li>Abbott, W. M., Callow, A., Moore, W., Rutherford, R., Veith, F., Weinberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+and+performance+standards+for+arterial+prostheses%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vasc.+Surg%22%5BJournal%5D)">Evaluation and performance standards for arterial prostheses.</a> J. Vasc. Surg. 17 (4), 746-756 (1993).</li>
<li>Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Arteries+Grown+in+Vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Functional Arteries Grown in Vitro.</a> Science. 284 (5413), 489-493 (1999).</li>
<li>Niklason, L., Counter, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood+vessels+engineered+from+human+cells+-+Authors%27+reply%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Blood vessels engineered from human cells - Authors' reply.</a> Lancet. 366 (9489), 892-893 (2005).</li>
<li>Zheng, Y., Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+microvessels+for+the+study+of+angiogenesis+and+thrombosis%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">In vitro microvessels for the study of angiogenesis and thrombosis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 9342-9347 (2012).</li>
<li>Zheng, Y., Chen, J., Lòpez, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-driven+assembly+of+VWF+fibres+and+webs+in+in+vitro+microvessels%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Flow-driven assembly of VWF fibres and webs in in vitro microvessels.</a> Nat. Commun. 6, 7858(2015).</li>
<li>Ligresti, G., Nagao, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Novel+Three-Dimensional+Human+Peritubular+Microvascular+System%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Nephrol%22%5BJournal%5D)">A Novel Three-Dimensional Human Peritubular Microvascular System.</a> J. Am. Soc. Nephrol. 27, (2015).</li>
<li>Roberts, M. A., Tran, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stromal+cells+in+dense+collagen+promote+cardiomyocyte+and+microvascular+patterning+in+engineered+human+heart+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Stromal cells in dense collagen promote cardiomyocyte and microvascular patterning in engineered human heart tissue.</a> Tissue Eng. Part A. , (2016).</li>
<li>Qin, D., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography+for+micro-+and+nanoscale+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Soft lithography for micro- and nanoscale patterning.</a> Nat. Protoc. 5 (3), 491-502 (2010).</li>
<li>Alpha-Step 200 Manual. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Tencor+Instruments%22">Tencor Instruments</a>. , (1989).</li>
<li>Rajan, N., Habermehl, J., Coté, M. -F., Doillon, C. J., Mantovani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+ready-to-use%2C+storable+and+reconstituted+type+I+collagen+from+rat+tail+tendon+for+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Preparation of ready-to-use, storable and reconstituted type I collagen from rat tail tendon for tissue engineering applications.</a> Nat. Protoc. 1 (6), 2753-2758 (2006).</li>
<li>Baudin, B., Bruneel, A., Bosselut, N., Vaubourdolle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+protocol+for+isolation+and+culture+of+human+umbilical+vein+endothelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">A protocol for isolation and culture of human umbilical vein endothelial cells.</a> Nat. Protoc. 2 (3), 481-485 (2007).</li>
<li>Leung, A. D., Wong, K. H. K., Tien, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+expanders+stabilize+human+microvessels+in+microfluidic+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+-+Part+A%22%5BJournal%5D)">Plasma expanders stabilize human microvessels in microfluidic scaffolds.</a> J. Biomed. Mater. Res. - Part A. 100 (7), 1815-1822 (2012).</li>
<li>Tousimis SAMDRI-780 Critical Point Drying Apparatus. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Tousimis+Research+Corporation%22">Tousimis Research Corporation</a>. , (1987).</li>
<li>Palpant, N. J., Pabon, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+%CE%B2-catenin+signaling+respecifies+anterior-like+endothelium+into+beating+human+cardiomyocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Inhibition of β-catenin signaling respecifies anterior-like endothelium into beating human cardiomyocytes.</a> Development. 142 (18), 3198-3209 (2015).</li>
<li>Gimbrone, M. a, Topper, J. N., Nagel, T., Anderson, K. R., Garcia-Cardena, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+Dysfunction%2C+Hemodynamic+Forces%2C+and+Atherogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Thromb.+Haemost%22%5BJournal%5D)">Endothelial Dysfunction, Hemodynamic Forces, and Atherogenesis.</a> Thromb. Haemost. 82, 722-726 (1999).</li>
<li>Wu, M. H., Ustinova, E., Granger, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrin+binding+to+fibronectin+and+vitronectin+maintains+the+barrier+function+of+isolated+porcine+coronary+venules%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Integrin binding to fibronectin and vitronectin maintains the barrier function of isolated porcine coronary venules.</a> J. Physiol. 532 (3), 785-791 (2001).</li>
<li>Ribatti, D., Nico, B., Vacca, A., Roncali, L., Dammacco, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+cell+heterogeneity+and+organ+specificity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Hematother.+Stem+Cell+Res%22%5BJournal%5D)">Endothelial cell heterogeneity and organ specificity.</a> J. Hematother. Stem Cell Res. 11, 81-90 (2002).</li>
<li>Shanks, N., Greek, R., Greek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+animal+models+predictive+for+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Philos.+Ethics.+Humanit.+Med%22%5BJournal%5D)">Are animal models predictive for humans.</a> Philos. Ethics. Humanit. Med. 4, 2(2009).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

Microvessels המהונדס מהווה מודל במבחנה שבה מאפיינים פיסיולוגיים כגון גיאומטריה לומינל, כוחות הידרודינמית, ואינטראקציות רבות תאיות קיימים מתכונן. סוג של פלטפורמה זו היא בעלת עוצמה בכך שהיא מציעה את היכולת לבנות מודל ללמוד את ההתנהגות אנדותל במגוון הקשרים בהם התנאים תרבות חוץ גופית ניתן להתאים לזה של המיקרו-סביבה המדובר. לדוגמה, מנגנוני נהיגה תהליכים אנדותל, כגון אנגיוגנזה, ידועים להתרחש באופן שונה באיברים שונים וב מצבים פתולוגיים שונים, כגון בריאות ומחלה 44.<...

על נימי הדם הזעירים בכל איבר עוזר להגדיר את microenvironment רקמות, לשמור על הומאוסטזיס רקמות לווסת דלקת, חדירות, פקקת, ו פירוק פיברין 1,2. האנדותל כלי הדם, בפרט, הוא ממשק בין זרימת הדם ואת הרקמה שמסביב ועל כן היא משחקת תפקיד קריטי בויסות וסקולרית ותפקוד איברים בתגובה לגירויים כגון כוחות הידרודינמית במחזור ציטוקינים והורמונים 3 - 5. הבנת יחסי הגומלין המפורט בין האנדותל, הדם, ואת המיקרו-סביבת הרקמה הסובבת חשובה לחקר ביולוגיה של כלי דם ואת התקדמות מחלה. עם זאת, התקדמות בחקר אינטראקציות אלה התעכבה בשל מוגבלות כלים במבחנה שאינו לשחזר במבנה כלי דם vivo ולתפקד 6,7. כתוצאה מכך, השדה והקידום טיפולי הסתמכו בכבדות על יקר הזמן-רב במודלים של בעלי חיים כי לעיתים קרובות אינם מצליחים לתרגם להצלחה בבני אדם 8 - 10. בעוד מודלים in vivo הם לא יסולא בפז בחקר מנגנוני המחלה ופונקציות וסקולרית, הם מורכבים ולעיתים קרובות חסרי שליטה מדויקת של הסלולר, ביוכימיים הפרט, רמזים biophysical. כלי דם בכל הגוף הוא בעל מבנה היררכי בוגר בשיתוף עם מיטות נימי מרחיבה, מתן זלוף אופטימיזציה תחבורה מזין 11 בו זמנית. בתחילה, טפסים בכלי דם כמו מקלעת פרימיטיבית אשר מארגנת מחדש לרשת מסועפת באופן היררכי במהלך ההתפתחות מוקדמת 12,13. למרות שרבים מן האותות מעורבים בתהליכים אלה מובנים היטב 14 - 16, הוא נשאר חמקמק איך כגון דפוסים של כלי דם נקבעו 15. בתורו, משחזר את התהליך הזה במבחנה להנדס רשתות כלי דם מאורגנות יש דבוריםn קשה. פלטפורמות רבות הקיימות במבחנת מודל בכלי דם, כגון שתי תרבויות תא האנדותל ממדיות, חסרות מאפיינים חשובים כגון קרבה רבה תאית, שלוש גיאומטריה לומינל ממדי, זרימה, ואת מטריקס. מבחני היווצרות צינור ב הידרוג 3D (קולגן או הפיברין) 17 - 19 או הפלישה מבחני 20,21 שימשו ללמוד את תפקוד האנדותל ב -3 D ויחסי הגומלין שלהם עם 17,22 או תא רקמה וסקולרית אחרים סוגי 23. עם זאת, התאסף לומן מבחנים אלה חסרים גומלין, זרימת המודינמי, ו זלוף המתאים. יתר על כן, הנטייה לרגרסיה וסקולרית מבחני היווצרות צינור אלה 24 מונעת תרבות לטווח ארוכה והתבגרות המגבילה את מידת מחקרים פונקציונליים שניתן לבצע. לפיכך, יש צורך המתפתח להנדס במבחנת פלטפורמות של רשתות כלי דם שיכול מודל כראוי endothelial מאפיינים ומסוגלים התרבות לטווח ארוך. מגוון של טכניקות הנדסה וסקולרית צמח במשך השנים ליישומים רפואיים להחליף או כלי מושפע מעקפים בחולים עם מחלת כלי דם. כלי בקוטר גדול מחומרים סינתטיים כגון terephthalate פוליאתילן (PET), ו polytetrafluoroethylene (ePTFE) נחלו הצלחה טיפולית ניכר עם patency לטווח ארוך (patency 95% בממוצע על פני 5 שנים) 25. למרות שתלי סינתטי קטן בקוטר (&lt;6 מ&quot;מ) בדרך כלל להתמודד עם סיבוכים כגון היפרפלזיה intimal ואת thrombopoiesis 26 - 28, רקמות מהונדסות שתלי בקוטר קטן עשה עם חומר ביולוגי יש התקדמות משמעותית 29,30. למרות התקדמות מסוג זה, כלי מהונדסים על microscale נותרו אתגר. כדי לעצב את microvasculature כראוי, יש צורך ליצור דפוסי רשת מורכבים עם הסוףחוזק מכני ficient כדי לשמור patency ועם רכב מטריקס המאפשר כאחד חלחול מזין עבור תאי parenchymal שיפוץ הסלולר. פרוטוקול זה מציג רשת כלי perfusable מלאכותית רומן מחקה יליד in vivo הגדרה עם microenvironment מתכונן לשליטה 31 - 34. השיטה המתוארת יוצרת microvessels Engineered בקטרים ​​בסדר גודל של 100 מיקרומטר. microvessels המהונדס מיוצר על ידי מרוסס תאי אנדותל דרך ערוץ microfluidic שמוטבע בתוך הסוג רך אני קולגן הידרוג&#39;ל. מערכת זו יש את היכולת ליצור רשתות בדוגמת עם מבנה לומינל פתוח, לשכפל אינטראקציות רבות תאיות, לווסת רכב תאי מטריקס, ולהחיל כוחות המודינמי רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית.

<table><tbody><tr><td><חזק>ייצור רקיקים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>AutoGlow פלזמה מערכת</td><td>AutoGlow</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Headway Spin Coater Headway Research</td><td>, Inc&nbsp;</td><td>PWM32 ספין קוטר&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>ABM Contact Aligner ABM</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alpha Step Profilometer</td><td>Tencor</td><td>Alpha Step 200</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 מפתח</td><td>Microchem</td><td>Y020100</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 Resist</td><td>Microchem</td><td>SU-8 2000</td><td></td></tr><tr><td>8 אינץ' פרוסת סיליקון</td><td>Wafer World Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מחולל דפוס מיקרו שולחני</td><td>היידלברג מכשירים</td><td>&mu; PG 101</td><td>לדור של מסיכת פוטו</td></tr><tr><td>פלטה חמה</td><td>VWR</td><td>97042-646</td><td></td></tr><tr><td>איספרופיל אלכוהול</td><td>אוונטור חומרי ביצועים</td><td>9088</td><td></td></tr><tr><td>צלחות פטרי (120 x 120 מ"מ, מרובעות)</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>Z617679</td><td></td></tr><tr><td>טריכלורו (3,3,3-טריפלואורופרופיל) סילאן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>MKBG3805V</td><td></td></tr><tr><td>פולידימתילסילוקסן (PDMS) בסיס אלסטומר וחומר ריפוי</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td>מעורבב ב 10: 1 (w/w)</td></tr> <tr><td>מייבש ואקום</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z119024-1EA</td><td></td></tr><tr><td>תנור</td><td>VWR</td><td>9120976</td><td></td></tr> <tr><td>ייצור ותרבית מכשיר <חזק> < / חזק ></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>פולי (מתיל מתקרילט) (PMMA)</td> <td>מטפל</td> פרספקס <td></td><td></td></tr><tr><td>קורונה</td><td>מוצרי אלקטרו-טכניק בע"מ</td>מכשיר כף יד <td>BD-20</td><td>לטיפול בפלזמה של מכשירי PMMA ותבניות PDMS</td></tr> ברזל <tr><td>הלחמה</td><td>Weller&nbsp;</td><td>WTCPS</td><td></td></tr><tr><td>נירוסטה מסבך ראש בורג מכונה מחורץ</td><td>McMaster-Carr&nbsp;</td><td>91785A096</td><td></td></tr><tr><td>סיכות דיבל נירוסטה</td><td>McMaster-Carr&nbsp;</td><td>פינצטה 93600A060</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Miltex</td><td>24-572</td><td>ניתן להשתמש בכל פינצטה דומה</td></tr><tr><td>מרית (מיקרו כף)</td> <td>שירותי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>62410-01</td><td></td></tr><tr><td>מברג</td><td></td><td></td><td>ניתן להשתמש בכל מברג עם ראש שטוח,</td></tr><tr><td>כיסויי זכוכית חיטוי (22 x 22 מ"מ)</td> <td>פישר סיינטיפיק</td><td>12-542B</td><td></td></tr><tr><td>אקונומיקה</td><td>קלורוקס</td><td>4460030966</td><td></td></tr><tr><td>צלחות פטרי (150 x 25 מ"מ)</td><td>צלחות פטרי 430599</td><td></td><td></td>קורנינג</tr><tr><td>(100 x 20 מ"מ)</td><td>קורנינג</td><td>2909</td><td></td></tr><tr><td>כותנה, חתוכה לחתיכות</td><td></td><td></td> של 1 ס"מ x 3 ס"מ פוליאתילנימין <td>חיטוי</td></tr><tr><td>(PEI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>מדלל ל-1% במים בדרגת תרבית תאים</td></tr><tr><td>Glutaraldehyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G6257</td><td>מדלל עד 0.1% במים</td></tr> <tr><td>בדרגת תרבית תאיםסטרילי H2O</td><td></td><td></td><td>חיטוי DI H2O</td></tr><tr><td>קולגן מסוג I, מומס ב-0.1% חומצה</td><td></td><td></td> אצטית <td>מבודד מזנבות חולדות כמתואר ב-Rajan et. al. 2006 (ref #37)</td></tr><tr><td>1 מ"ל מזרק</td><td>BD</td><td>309659</td><td></td></tr><tr><td>10 מ"ל מזרק</td><td>BD</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>15 מ"ל צינורות חרוטיים</td><td>קורנינג</td><td>352097</td><td></td></tr><tr><td>צינורות חרוטיים 30 מ"ל</td><td>Corning</td><td>352098</td><td></td></tr><tr><td>M199 10x Media&nbsp;</td><td>Life Technologies</td><td>11825-015</td><td></td></tr><tr><td>1 N NaOH (סטרילי)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>415413</td><td>לדלל ל-1 N במים בדרגת תרבית</td></tr><tr><td>תאים HUVECs</td><td>לונזה</td> מצע גידול אנדותל לונזה <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>CC-3124</td><td></td></tr><tr><td>טריפסין</td><td>קורנינג</td><td>25-052-CI</td><td></td></tr><tr><td>סרום בקר עוברי (FBS)</td><td>Thermofisher Scientific</td><td>10082147</td><td></td></tr><tr><td>דקסטרן מ- Leuconostoc spp. (70&nbsp; kDa)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>31390</td><td></td></tr><tr><td>פוספט חוצץ מלח (PBS)</td><td>קורנינג</td><td>21-031-CV</td><td></td></tr><tr><td>המוציטומטר</td><td>Hausser Scientific Co.</td><td>3200</td><td></td></tr><tr><td>טיפים לטעינת ג'ל</td><td>VWR</td><td>37001-152</td><td></td></tr><tr><td>18 G מחט מילוי קהה</td><td>BD&nbsp;</td><td>305180</td><td></td></tr><tr><td>20 גרם נירוסטה מחט חלוקה</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>75165A123</td><td></td></tr><tr><td>טיגון 1/32 אינץ' ID, 3/32 אינץ' OD צינורות סיליקון</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-95702-00</td><td></td></tr><tr><td>1/16 אינץ' צימוד צינור לצינור</td><td>McMaster-Carr</td><td>5116K165</td><td></td></tr><tr><td>90&deg; מחברי מרפק, צינור לצינור</td><td>McMaster-Carr</td><td>5121K901</td><td></td></tr><tr><td>צימוד נעילת לואר (נקבה, 1/16 אינץ' ID)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>51525K211</td><td></td></tr><tr><td>מלקחיים מפלסטיק, עם אחיזת לסת</td><td>שירותי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>72971</td><td></td></tr><tr><td>משאבת מזרק כפולה</td><td>מכשיר הרווארד</td><td>70-4505</td><td></td></tr><tr><td>5 מ"ל פוליסטירן צינור תחתון עגול</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>14-959-2A</td><td></td></tr><tr><td><חזק>ניתוח מכשירים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>פורמלדהיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>F8775</td><td></td></tr><tr><td>סרום בקר אלבומין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>A8806-5G</td><td></td></tr><tr><td>טריטון X-100</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>T-9284</td><td></td></tr><tr><td>ארנב אנטי-hCD31</td><td>Abcam</td><td>ab32457</td><td>1:25 דילול עבודה</td></tr><tr><td>FITC מצומד אנטי-פון ווילברנד פקטור נוגדן</td><td>Abcam</td><td>ab8822</td><td>1:100 דילול עבודה</td></tr><tr><td>עיזים נגד ארנב 568 נוגדן משני</td><td>Thermofisher Scientific</td><td>A-11011</td><td>1:100 דילול עבודה</td></tr><tr><td>Hoescht</td><td>Thermofisher Scientific</td><td>H1399</td><td>מושעה ב-DMSO</td></tr><tr><td>נתרן קקודילאט&nbsp;</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>C0250</td><td>לייצור 0.2 מ' מאגר קקודילאט</td></tr><tr><td>אתנול</td><td>VWR International</td><td>BDH1164-4LP</td><td></td></tr><tr><td>40 kDa מצומד FITC דקסטרן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>FD40S&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td><ריאגנטים חזקים>נוספים לתרבית&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>CHIR-99021</td><td>Selleck Chem</td><td>S2924</td><td>מעכב GSK-3 מולקולה קטנה</td></tr><tr><td>רקומביננטי אנושי VEGF</td><td>Peprotech</td><td>100-20</td><td></td></tr><tr><td>רקומביננטי אנושי bFGF</td><td>Peprotech</td><td>AF-100-18B</td><td></td></tr></tbody></table>

micropatterning והרכבת 3d microvessels

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels 

בשנת פלטפורמות במבחנה ללמוד בתאי האנדותל וביולוגיה וסקולרית מוגבלים במידה רבה לתרבות תא האנדותל 2D, לזרום תאים עם פולימר או מצעים מלוחים וזכוכית, מבחני היווצרות צינור מבוסס הידרוג&#39;ל. מבחנים אלו, תוך אינפורמטיבי, לא לשחזר גיאומטרית לומן, מטריקס ראויה, קרבה רבה תאית, אשר ממלאת תפקידים מרכזיים ויסות תפקוד כלי דם. כתב יד זה מתאר שיטת הזרקה לייצר כלי Engineered בקטרים ​​בסדר גודל של 100 מיקרומטר. Microvessels מיוצרים על ידי זריעת לתאי אנדותל ערוץ microfluidic מוטבע בתוך סוג יליד שאני קולגן הידרוג&#39;ל. על ידי שילוב תאי parenchymal בתוך המטריצה ​​קולגן לפני לתעל היווצרות, microenvironments רקמות הספציפי יכול להיות מודל ולומד. מודולציות נוסף של הרכב נכסים ומדיה הידרודינמית לאפשר בקרה של תפקוד כלי הדם מורכב במיקרו-סביבה של הרצוי.פלטפורמה זו מאפשרת לחקר גיוס תא perivascular, אינטראקציות האנדותל דם, תגובת זרימה, ואינטראקציות-כלי דם לרקמות. microvessels המהונדס מציע את היכולת לבודד את השפעת מרכיבים בודדים של נישת כלי דם ולשלוט הכימיים שלה בדיוק, מכאניות, ואת תכונות ביולוגיות ללמוד ביולוגיה וסקולרית בשתי בריאות ומחלות.

פלטפורמת הכלים המהונדסת יוצרת microvasculature הפונקציונלי מוטבע בתוך סוג קולגן טבעי שאני מטריקס ומאפשרת שליטה צפופה של הקהילה הסלולר, biophysical ו ביוכימיים במבחנה. כדי לפברק microvessels מהונדסים, תאי אנדותל וריד אדם הטבור (HUVECs) הם perfused דרך הרשת microfluidic-מוטבע קולגן איפה שהם מייחסים יוצרים לומן פטנט ו האנדותל ומחוברות. כמו באיור 1 א-ג, גיאומטרית הכלי ניתן שתוכננה במיוחד כדי לענות על שאלות לגבי קצב זרימה, tort...

כתב יד זה מציג שיטת הזרקה להנדס microvessels כי לשחזר מאפיינים פיסיולוגיים של האנדותל. תהליך microfluidic המבוסס יוצר רשתות כלי דם 3D פטנט עם תנאי tailorable, כגון זרימה, רכב הסלולר, גיאומטריה, והדרגות ביוכימיים. תהליך ייצור ודוגמאות של יישומים פוטנציאליים מתוארים.

Micropatterning והרכבת 3D microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

המטרה הכללית של שימוש בכלי דם זעירים (micro-vessels) מהונדסים היא לשחזר את המבנה והתפקוד של כלי דם בגוף כדי לחקור פיזיולוגיה וסקולרית במצבים נורמליים ובמצבי מחלה. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום הביולוגיה הוסקולרית, כגון כיצד תאים שונים מגיבים לזרימה, כיצד הם משפיעים על תפקוד הרקמה, וכיצד מחלות וסקולריות מתחילות ומתקדמות עם הזמן. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שניתן להתאימה בקלות כדי לדמות מערכות איברים ומצבי מחלה שונים.ניתן לבצע זאת על ידי שינוי סוגי התאים, הרכב המטריקס והמצע, ומשתנים נוספים. בדרך כלל, אנשים שאינם מנוסים בשיטה זו עשויים להיתקל בקשיים עד שיהיו מודעים לטעויות נפוצות שעלולות להוביל לאיכות נמוכה של כלי הדימיטציה. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, כיוון שקיימים מספר טריקים לייצור מוצלח במהלך שלבי ההזרקה וההרכבה.עבור הליך זה, יש להכין מראש את תבניות ה-PDMS השטוחות והמיקרו-מובניות ואת חלקי המארז מ-PMMA. תיאור של אופן הכנת חלקים אלו מסופק בפרוטוקול הטקסטואלי. עקרו באוטוקלאב את תבניות ה-PDMS יחד עם הברגים, הפינים, הפינצטות והשפכטל.אין לעקר באוטוקלאב את חלקי ה-PMMA. יש לעקר אותם בממסר (bleach) תחת מابقה. לאחר השריה של חלקי ה-PMMA בממסר למשך שעה אחת לפחות, יש לשטוף את הממסר במים שעברו עיקור באוטוקלאב פעמיים.לאחר מכן, הניחו את החלקים בצלחות סטריליות. שאבו את עודפי המים והניחו להם להתייבש באוויר. לאחר ניקיון כל הרכיבים, התחילו את הפרוטוקול על ידי טיפול בבארים הפנימיות של שני חלקי ה-PMMA (העליון והתחתון) באמצעות מכשיר טיפול בפלזמה ידני למשך כדקה אחת.כבה את האור כדי לסייע בוויזואליזציה של כיסוי טיפול הפלסמה. לאחר מכן, הוסף 1%PEI לבארות הפנימיות. אם ה-PEI אינו נמרח בקלות, הגדל את זמן טיפול הפלסמה.לאחר מתן זמן תגובה של 10 דקות ל-PEI, הסירו את התמיסה, שטפו את המכשירים במים סטריליים והניחו להם להתייבש באוויר. לאחר הייבוש, מרחו 0.1% glutaraldehyde על המשטחים שעובדו והניחו ל-glutaraldehyde להגיב במשך חצי שעה. לאחר מכן, שטפו את החלקים במים סטריליים פעמיים והניחו להם להתייבש באוויר.כעת, הכינו קולגן מנוטרל טרי בריכוז 0.75% עבור ייצור כלי דם על ידי שילוב נפח מלאי הקולגן שהוקצה מראש עם תמיסות הניטרול של המצע והנתרן הידרוקסיד. ערבבו לאט ובזהירות באמצעות שפכטל עד שהתמיסה תהיה הומוגנית וצבעה יהיה כתום. לאחר מכן, במידת הצורך, הוסיפו תאים בריכוז הרצוי והמשיכו לערבב את התמיסה עד שהתאים יתפזרו באופן אחיד.כהכנה לתהליך ההרכבה, מקמו את תבנית ה-PDMS בעלת המיקרו-דפוס בתוך צלחת בגודל 100 על 20 מילימטרים וה tratti את התבנית בפלזמה למשך דקה אחת. לאחר מכן, יישרו את חלק ה-PMMA העליון על ה-PDMS כך שהמאגרים המרובעים יהיו מיושרים עם מאגרי הכניסה והיציאה. לאחר מכן, הכניסו פיני מנחה מפלדת אל-חלד לחורי מאגרי הכניסה והיציאה כדי שיישארו פתוחים לאחר הזרקת הקולגן.כעת, טענו את תערובת תאי הקולגן למזרק של 1 ml ללא בועות אוויר. לאחר מכן, בעזרת פינצטה, לחצו בעדינות על חלק ה-PMMA העליון כדי להצמידו לתבנית ה-PDMS, והזריקו באיטיות כ-0.5 ml מתערובת תאי הקולגן לתוך פתח ההזרקה. הקולגן חייב למלא את השטח של 20 על 20 mm מעל התבנית ולא לדלוף החוצה.לאחר מכן, סגרו בזהירות את הצלחת מבלי להזיז את פיני המיקום. לאחר מכן, הניחו זכוכית כיסוי בגודל 22 square millimeter בתוך הבאר הפנימית של חלק ה-PMMA התחתון. לאחר מכן, פזרו כ-0.25 milliliters של קולגן באופן אחיד על גבי הזכוכית.השלימו את החצי התחתון על ידי הורדה עדינה של ה-PDMS השטוח לתוך הקולגן, כך שיהיה צמוד למשטח ה-PMMA ללא בועות אוויר ביניהם. כעת, הניחו בזהירות את שני חלקי המכשיר בתוך אינקובטור בטמפרטורה של 37 °C ואפשרו לתמיסת הקולגן להתגבש למשך 30 דקות לפני ההמשך. לאחר ההתגבשות, הוסיפו מספיק PBS כך שיקיף את ה-PDMS בחלק התחתון.לאחר מכן, השתמשו בפינצטה כדי להסיר עודפי קולגן מהשוליים וקלפו לאט את פיסת ה-PDMS השטוחה, תוך שמירה על לחות הקולגן באמצעות PBS. כדי להכין את החלק העליון, השתמשו בפינצטה כדי להרים את מכלול ה-PMMA וה-PDMS והפכו אותו. לאחר מכן, הוסיפו מספר טיפות של PBS לפני השטח הפנימי והסירו את תבנית ה-PDMS מחלק ה-PMMA העליון, תוך קילוף מהיר ונחוש.בשלב הבא, בעזרת זוג פינצטות שני, הוצא בעדינות את הפינים מהצד השני של בית ה-PMMA. ודא שהכניסה והיציאה נקייה מקולגן עודף על ידי הזזת הפינים למעלה ולמטה לפני הוצאתם. אם הפינים נופלים מעצמם, השתמש פשוט בפין ייחוד סטרילי אחר כדי לוודא שהכניסה והיציאה נקייה.לאחר מכן, טפטפו PBS נוסף על הקולגן בעל התבנית המיקרוסקופית, הפכו את החלק, והכניסו ברגים לארבעת חורי הפינות. כעת, הניחו בעדינות את החלק העליון על החלק התחתון, תוך התאמת הברגים לחורים שלהם. אל תתנו לשני החלקים להחליק זה על זה.לאחר מכן, הברגו בעדינות את החלקים יחד באמצעות שפשף ובמגע עדין, כדי שלא יהיו מהודקים מדי. קריטי לפעול בעדינות ובדיוק במהלך ההרכבה. על ידי מריחה של כמות נדיבה של PBS, החיכוך בין הפנים הפנימיים מופחת.בעת הידוק הברגים, התקדמו באיטיות ועצרו ברגע שתרגישו התנגדות כלשהי. לאחר מכן, שאבו את ה-PBS שסביב משטחי ה-PMMA והניחו חתיכת כותנה קטנה תחת אחד מקצות המכשיר. לאחר מכן, שאבו את כל ה-PBS מהמאגרים.כעת, מלאו שוב את מאגרי הנוזלים במצע גידול תאים והדגירו את המכשיר למשך שעה אחת לפחות לצורך ג'לציה. לאחר הרכבת המכשיר, השתמשו בתרחיף תאי אנדותל בריכוז של 10 million cells per milliliter כדי לזרוע את המכשיר. הסירו את המצע ממאגרי הכניסה והיציאה, ובעזרת פיפטה של 20 µL עם טיפים לטעינת ג'ל, הוסיפו 10 µL מתרחיף התאים למרכז מאגר הכניסה.התאים יזרמו באופן מיידי לתוך הרשת ויצפו אותה. לאחר שהתאים מילאו את הרשת והזרימה הגיעה לשיווי משקל, הוסיפו 150 µL של מצע לשני המאגרים. לאחר מכן, הדגירו את ההתקן למשך שעה או יותר כדי לאפשר לתאים להיפרס ולהיקשר.עבור תרבית לטווח ארוך, יש להסיר את המצע בכל 12 שעות ולהוסיף בחזרה 150 µL של מצע טרי למאגר הכניסה ו-50 µL למאגר היציאה. לאחר 24 שעות של תרבית, ניתן להשתמש במשאבת מזרקים כדי ליצור תנאי זרימה רציפה. לאחר העברת החומרים למ 빠르게 מabilis bio hood, יש להוציא את הצינורות משקי האוטוקלאב ולהניחם בצלחת.לאחר מכן, הכינו כלי זרימה סטרילי על ידי המסת חורי צד והשחלה של הפעולות דרכם. הכינו מזרק של 10 milliliter עם מצע תרבית המכיל 3.5%Dextran. לאחר מכן, חברו את המזרק מלא במצע למסגור הנעילה (lure lock) שבקצה צינור הכניסה.לאחר מכן, חברו את המזרק למשאבה והזרימו מצע עד שכל בועות האוויר הכלואות יצאו מהצינור. ברגע שהצינור מלא במצע ונקי מבועות, העבירו את המכשיר לצלחית חדשה והכניסו את מחבר הכניסה לתוך פתח הכניסה של המעטפת. לאחר מכן, הגדירו את משאבת המזרק לקצב הזרימה הרצוי והתחילו בהזרמה.הכינו את מוצא המערכת על ידי מילוי הפנמיקה במצע גידול לתאים באמצעות מחט בכילוקר 18 ומזרק של מיליליטר אחד. סגרו את הפנמיקה באמצעות תסמיל והסירו את המחט. לאחר מכן, צרו חור במכסה של מבחורת האיסוף במוצא המערכת באמצעות מלחם.לאחר מכן, יש להוסיף מצע למבחנה לאיסוף, להחדיר את הפרוקי ולחבר את מחבר הקישור ליציאה של המארז. לאורך תהליך זה, נעשה שימוש בתפסן כדי לשמר את המצע בתוך הפרוק. עם השלמת השלב, העבירו את כל המערך לאנקובטור.בהתאם לתנאי הניסוי, ייתכן שיהיה צורך למלא מחדש את המזרק לאחר 24 עד 36 שעות. במהלך החלפת המזרק, יש לוודא שלא נכנסו בועות למערכת הפסיגות. תאי וריד טבילית אנושיים ותאי אפיתל הזרמו דרך רשת המיקרופלואידיקה המוטמעת בקולגן כדי ליצור לומי פתוח ואנדותל רציף.נעשה שימוש במספר גיאומטריות של כלי קיבול כדי לבסס תנאי זרימה שונים. תנאי תרבית בזרימה רציפה שימשו להפעלת מאמץ גזירה קבוע על האנדותל. מכשירים שגודלו תחת תנאי זרימה מונחית כבידה שמרו אף הם על חיוניות ופתוחות לטווח ארוך.מאפיין קריטי של מיקרו-כלי דם אלו הוא יכולתם להגיב לגירויים דלקתיים. נושא זה נחקר על ידי הזרמה של דם שלם אל מיקרו-כלי הדם. מיקרו-כלי דם שלא עברו גירוי הכילו אנדותל שאינו מופעל ונשארו במצב שקט.מיקרו-כלי דם שעברוהסטימולציה הפכו לפעילים ותגובתם הובילה להיווצרות קרישי דם. יישום מעניין נוסף עבור המערכת הוא חקר שינויים פנוטיפיים במערכת כלי דם שנוצרה מאוכלוסיות שונות של תאי אנדותל. לדוגמה, מיקרו-כלי דם שנוצרו מאוכלוסיות ייחודיות של תאי גזע הראו יכולות שונות של ניבוב אנגיוגני.לאחר צפייה בסרטון זה, תרכיבו הבנה טובה של אופן הייצור של מיקרו-כלי דם והשימוש בהם למחקר של ביולוגיה של כלי דם ולבניית מערכות מודל מורכבות של איברים. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור כי תרגול ישפר את שיעור ההצלחה ביצירת כלי הדם ויאפשר קבלת תוצאות עקביות יותר. לאחר השליטה בשיטה, ניתן לייצר מספר מכשירים בתוך שלוש עד ארבע שעות.בעקבות פרוצדורה זו, ניתן לבצע שיטות אחרות כגון הזרקה של דם מלא, Dextran או טיפולים תרופתיים כדי להעריך את השקט האנדותליאלי (endothelial quiescence), חדירות, תגובה לתרופות ואת המורפולוגיה הכללית של התאים והכלי דם.

micropatterning-and-assembly-of-3d-microvessels

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

אנו מתארים פרוטוקול עבור ייצור של מכשירים microfluidic שיכולה לאפשר לכידת תא ותרבות. בגישה זו microstructures בדוגמת כגון חריצים בתוך ערוצי microfluidic המשמשים ליצירת מתח נמוך גזירה אזורים בתוך התא שבו ניתן לעגן.

מכשיר microfluidic עם דפוסי Groove לחקר התנהגות נייד

אנו מציגים שני תהליכים עבור microfabrication של שבבי פולימרי נקבובי לעיבוד תלת ממדי התא. הראשון הוא הבלטות חם בשילוב עם תהליך אדי ריתוך ממס. השני משתמש בתהליך microthermoforming פיתחה לאחרונה בשילוב עם טכנולוגיית מעקב יון המוביל פישוט משמעותי של ייצור.

Microfabrication של שבב בגודל פיגומים לעיבוד תלת ממדי נייד

האידוי של רכיב תהליך של קורבן (VaSC) משמש לפברק מבני כלי הדם. הליך זה נעשה שימוש בסיבי חומצה לקטית (הקרבת פולי) כדי ליצור microchannels חלול עם מיצוב גיאומטרי 3D מדויק המסופק על ידי צלחות ספר micromachined לייזר.

תהליך של הפיכת Microstructures תלת ממדי באמצעות אידוי של רכיב של קורבן

bilayers שומנים נתמך וחלקיקי קרום טבעיים הם מערכות נוחים שיכול להתקרב למאפיינים של קרום תא ולהיות משולבות במגוון רחב של אסטרטגיות אנליטיות. כאן אנו מדגימים שיטה להכנת microarrays המורכב של SiO 2 חרוזים נתמכים שומנים מצופים bilayer, שלפוחית ​​פוספוליפידים או חלקיקי קרום טבעיים.

היווצרות של microarrays Biomembrane עם שיטת הרכבה מבוססת מגב

jetting microfluidic נגד bilayer שומנים ממשק אגל מספק דרך אמינה כדי ליצור שלפוחית ​​עם שליטה על חוסר סימטריה בממברנה, שילוב של חלבונים הטרנסממברני, ואנקפסולציה של חומר. טכניקה זו יכולה להיות מיושמת כדי ללמוד מגוון רחב של מערכות ביולוגיות שבי ביומולקולות הממודרת הן רצויה.

השומנים bilayer שלפוחיות דור שימוש Microfluidic jetting

כאן, אנו מדגימים שיטת ייצור פשוטה עבור מיקרו-טיפות מים בשמן (W/O) הניתנות לשליטה בגודל, חד-פיזוריות, באמצעות מכשיר מיקרופלואידיקה צנטריפוגלי מבוסס נימים. שיטה זו דורשת נפח דגימה קטן בלבד ומאפשרת ייצור בתפוקה גבוהה. אנו מצפים ששיטה זו תהיה שימושית לניתוחים ביוכימיים ותאים מהירים.

נימים מבוססות מכשיר microfluidic צנטריפוגלי עבור גיבוש גודל לשליטה של ​​Monodisperse microdroplets

פרוטוקול זה מתאר את היישום של פירוק הידרוג'ל מונחה תמונה ומבוסס לייזר לייצור רשתות מיקרופלואידיות ביו-נוזליות הנגזרות מכלי דם המוטמעות בהידרוג'לים פולי (אתילן גליקול) דיאקרילט (PEGDA). מערכות מיקרופלואידיות ביומימטיות אלו עשויות להיות שימושיות עבור יישומי הנדסת רקמות, יצירת מודלים של מחלות מבחנה וייצור מכשירים מתקדמים "על שבב".

תמונה מונחה, ייצור מבוסס-לייזר של רשתות Microfluidic הנגזרות דם

דוח זה מתאר טכניקה פשוטה וקלה לביצוע, תוך שימוש בוואקום בלחץ נמוך, למילוי תעלות מיקרופלואידיות בתאים ומצעים למחקר ביולוגי.

שיטה צדדית של חלבוני דפוסי תאים

הפרוטוקול המוצג כאן מאפשר ייצור אוטומטי של מיקרופטרנים המתקננים את צורת התא כדי לחקור מבנים ציטוסקלטליים בתוך תאי יונקים. טכניקה ידידותית למשתמש זו ניתנת להגדרה עם מערכות הדמיה זמינות מסחרית ואינה דורשת ציוד מיוחד שאינו נגיש למעבדות סטנדרטיות לביולוגיה של התא.

שליטה בגיאומטריית התא באמצעות מיקרופטרנינג בסיוע לייזר אינפרא אדום

אנו מציגים טכנולוגיה המשתמשת בהרכבה בסיוע נימי בפלטפורמה מיקרופלואידית כדי לעצב עצמים בגודל מיקרו המושעים בנוזל, כגון חיידקים וקוליואידים, למערכים שנקבעו על מצע פולידימתילסילוקסן.

דפוס של מיקרואורגניזמים ומיקרו-חלקיקים באמצעות הרכבה בסיוע נימים רציפים

באופן מסורתי, תרבית תאים מבוצעת על מצעים מישוריים המחקים בצורה גרועה את הסביבה הטבעית של תאים in vivo. כאן אנו מתארים שיטה לייצור מצעי תרביות תאים עם גיאומטריות מעוגלות רלוונטיות מבחינה פיזיולוגית וחלבונים חוץ-תאיים מיקרו-פטרייתיים, המאפשרת חקירה שיטתית של חישה תאית של רמזים חוץ-תאיים אלה.

יצירת מיקרו-סביבה תאית רב-תכליתית על-ידי UV-Photopatterning של מצעי תרביות תאים תלת-ממדיים

למדו שיטת יציקת הזרקה ליצירת כלי דם מיקרוסקופיים תלת-ממדיים המחקים פיזיולוגיה אנדותלית. טכניקה זו מאפשרת חקר מחלות כלי דם ותפקוד רקמתי ביולוגיה וסקולרית.

Micropatterning והרכבת 3D microvessels

גלה סרטונים נוספים