Name: שבב מבוסס תלת ממדי נייד תרבות Micro-bioreactors perfused (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-05-21T20:23:00.000+00:00
Duration: 12 min 39 s
Description: למד שיטה לגידול תלת-ממדי של תאים במיקרו-ביוריאקטורים מבוססי שבב. המערכת תומכת בגידול של עד 10 מיליון תאים בתנאים מבוקרים בסביבה סטרילית.

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

playerTrialDesktop

ברצוננו להודות Mechthild Herschbach ואנקה Dech לקבלת סיוע טכני מעולה.

מאמר זה מתאר את השימוש של פלטפורמת השבבים מבוססי (איור 1) לעיבוד תלת מימדי של שורות תאים, כמו גם תאים ראשוניים. מאז תאים רבים לעשות פונקציות organotypic לבטא רק בסביבה-3D, פיתחנו שבב פולימר המספק פיגום אשר התאים יכולים לדבוק בכל הכיוונים במרחב, וזה יכול להיות מותקן בתוך דיור bioreactor לשליטה על זרימת הנוזל מתח חמצן וכו &#39;בהתאם לעיצוב ניסיוני, פני השטח של פולימר ניתן לשנות על ידי טכניקות שונות, למשל, UV-קרינה, PECVD, γ-השתלת או כימיה רטובה קונבנציונאלי. <img src="/files/ftp_upload/old/564_2008_9_19_6/564_Figure-01.png" alt="564_Figure-01.png" width="546" height="386" /> איור 01 1. De-אוורור ו hydrophilisation של השבב לפני השימוש, השבב חייב להיות deaerated ו hydrophilized. לשם כך, סדרה אלכוהול מתבצעת. פתרונות Isopropanol בהיקף של 100%, 70%, 50%, 30% isopropanol במים DMPC שטופלו מוכנים ואת השבב הוא טבול ריכוז כל אחד, עם תחילת הפתרון 100%, עד ל -30. השלב האחרון של הסדרה מורכבת pyrocarbonate דימתיל טהור (DMPC) שטופלו מים. מנקודה זו ואילך, חשוב לשמור על שבב הרטוב. 2. קולגן אני ציפוי לאחר סדרת אלכוהול, השבב מצופה בדרך כלל עם פתרון קולגן אני מזנב החולדה. מתוך הפתרון קולגן המניות של 2 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​חומצה אצטית 0.2% aliquot המתאים חלבון הקולגן 30 מיקרוגרם הוא מדולל במים DMPC שטופלו לנפח סופי של μl 150. התוצאה היא ציפוי קולגן משטח השבב עם צפיפות של 10 מיקרוגרם קולגן אני לכל שטח פני 2 ס&quot;מ. 3. הרכבה של תאים קרצינומה hepatocellular קרצינומה של תאים Hepatocellular קו הפ G2 הם trypsinized וספר. עבור לטווח קצר ניסויים (1 עד 6 ימים) 5 * 10 6 תאים מחוסן בשבב כל המקביל 6 ס&quot;מ בקרת רקמת תרבות בצלחות פטרי. כדי inoculte, השבב 5 * 10 6 תאים resuspended בינוני 150 μl תרבות והניח על גבי האזור microstructured של השבב (איור 2). לאחר מכן, היא ממוקמת באינקובטור במשך 2-3 שעות. במהלך תקופה זו הדגירה תאים המשקע לתוך מיקרו מכולות לדבוק הקולגן אני מצופה הפיגום. <img src="/files/ftp_upload/old/564_2008_9_19_7/564_Figure-02.png" alt="564_Figure-02.png" width="300" height="225" /> איור 2 4. החדרת שבב לתוך הדיור bioreactor לאחר תקופת הדגירה, השבב הוסר מן החממה רכוב הדיור bioreactor. לשם כך, תחת הספסל נקי, bioreactor preassembled יוסר אריזה סטרילית מפורקים במידה המאפשרת החדרה של השבב. השבב הוא טיפל בזהירות עם מלקחיים סטרילית להציב לתוך החריץ המכיל את אטם אשר חותמות שבב שתוצאתה הדור תא עליון ותחתון ב bioreactor. ואז, bioreactor הוא כינס שוב הועבר האינקובטור שבו הוא מחובר למשאבה, את אספקת הגז אנלייזר חמצן. 5. מילוי של המערכת ברגע bioreactor מחובר המאגר בינוני, משאבת גז אספקת הדם לולאה סגורה מלא בינוני. הדבר נעשה על ידי הצבת 3-way-מחברים בצורה כזו כי superfusion, אשר מוגדר זרימת בינוני מעל השבב, מושגת. זה מוביל לשחרור אוויר סגורה מהמחזור bioreactor מבלי להסיר את התאים מן הפיגום. לאחר מערכת מלא לחלוטין עם בינוני, 3-way-מחברים מוחלפות באופן כזה כי זלוף, אשר מוגדר הזרימה מלמטה השבב דרך רקמות, מושגת. בתצורת זלוף זרימת מותאם לצרכים של התא אשר עבור hepatocytes בדרך כלל נע בין 6-50 μl / min. 6. דגימה במהלך הניסוי דגימות בינוני ניתן להסיק. לשם כך, מזרקים מחוברים ליציאות סטרילי על גבי המאגר בינוני. לאחר הדגימה, היציאות הן מעוקרות עם isopropanol 70%. 7. בידוד של תאים שלמים מן שבב ליישומים הזרם בסוף הניסוי, bioreactors מנותקים מאספקת הגז המשאבה הרים, הועבר הספסל נקי מפורקים כמתואר לעיל. בעזרת מלקחיים סטריליות השבב יוסר הדיור bioreactor, הניחלתוך צלחת פטרי 3.5 ס&quot;מ ושטף עם PBS. לאחר מכן, השבב הוא מודגרות עם טריפסין / EDTA (0.25% / 0.53mM) במשך 5-15 דקות באינקובטור כדי לנתק את התאים מאזור microstructured. ההשעיה התא שנאסף centrifuged 5 דקות ב 600 גרם התאים יכולים לשמש ליישומים הזרם המקובל, למשל, או בידוד מוחלט רנ&quot;א וחלבונים. באופן שגרתי, אנו לבודד RNA הכולל (פריז ערכה, Ambion Inc, אוסטין, טקסס, ארה&quot;ב) עבור ניתוח microarray בזמן אמת RT-PCR. ביטוי חלבון מנותח לאחר מכתים immunohistochemical של תאים בתוך השבב עם מיקרוסקופ סריקת לייזר, אבל יכול גם להיות מנותח אחרת, למשל, על ידי cytometry הזרימה.

<ol><li>Berry, M. N., Friend, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-yield+preparation+of+isolated+rat+liver+parenchymal+cells%3A+A+biochemical+and+fine+structural+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">High-yield preparation of isolated rat liver parenchymal cells: A biochemical and fine structural study.</a> J. Cell Biol. 53, 506-520 (1969).</li>
<li>Seglen, P. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+rat+liver+cells.+3.+Enzymatic+requirements+for+tissue+dispersion%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Cell+Res%22%5BJournal%5D)">Preparation of rat liver cells. 3. Enzymatic requirements for tissue dispersion.</a> Exp. Cell Res. 82, 391-398 (1973).</li>
<li>Giselbrecht, S., Gietzelt, T., Gottwald, E., Trautmann, C., Truckenmueller, R., Weibezahn, K. F., Welle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+tissue+culture+substrates+produced+by+microthermoforming+of+pre-processed+polymer+films%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Microdev%22%5BJournal%5D)">3D tissue culture substrates produced by microthermoforming of pre-processed polymer films.</a> Biomed. Microdev. 8, 191-199 (2006).</li>
<li>Welle, A., Gottwald, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((UV-based+patterning+of+polymeric+substrates+for+cell+culture+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Microdev%22%5BJournal%5D)">UV-based patterning of polymeric substrates for cell culture applications.</a> Biomed. Microdev. 4, 33-41 (2002).</li>
<li>Gottwald, E., Giselbrecht, S., Augspurger, C., Lahni, B., Dambrowsky, N., Truckenmueller, R., Piotter, V., Gietzelt, T., Wendt, O., Pfleging, W., Welle, A., Rolletschek, A., Wobus, A. M., Weibezahn, K. -F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+chip-based+platform+for+the+in+vitro+generation+of+tissues+in+three-dimensional+organization%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A chip-based platform for the in vitro generation of tissues in three-dimensional organization.</a> Lab Chip. 7, 777-785 (2007).</li>
<li>Eschbach, E., Chatterjee, S. S., Noldner, M., Gottwald, E., Dertinger, H., Weibezahn, K. -F., Knedlitschek, G., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructured+scaffolds+for+liver+tissue+with+high+density%3A+Morphological+and+biochemical+characterization+of+tissue+aggregates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Microstructured scaffolds for liver tissue with high density: Morphological and biochemical characterization of tissue aggregates.</a> J. Cell. Biochem. 95, 243-255 (2005).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.

פיתחנו פלטפורמת השבבים מבוססי לעיבוד תלת ממדי של תאים bioreactors מיקרו perfused פעיל. השבבים יכולים להיות מיוצרים מ בלתי מתכלה, כמו גם פולימרים מתכלים על ידי הזרקה מיקרו, הבלטה חמה, כמו גם טכניקות thermoforming מיקרו 3. בהתאם לעיצוב ניסיוני, פני השטח של פולימר ניתן לשנות על ידי קרינת UV-4. שורות תאים hepatocyte וכן hepatocytes עכברוש העיקרי מצליח לטפח במכשירים אלו יכולים להיות מוצגים על ידי ניתוח של ביטוי גנים מסוימים בכבד ספציפיים, כמו גם ניתוח של כמה חלבונים בכבד ספציפי 5...

<table><tbody><tr><td>תאים</td><td>אחר</td><td>ATCC</td><td>HB-8065</td><td></td></tr><tr><td>קולגן I מזנב חולדה</td><td>ריאגנט</td><td>Roche Group</td><td>11 179 179 001</td><td></td></tr><tr><td>ערכה PARIS</td><td>ריאגנט</td><td>Ambion</td><td>AM1921</td><td></td></tr><tr><td>Syto16</td><td>ריאגנט</td><td>Invitrogen</td><td>S7578</td><td></td></tr><tr><td>נוגדן anti cytokeratin 18</td><td>נוגדן</td><td>Abcam</td><td>ab668</td><td>נוגדן ראשוני, מונוקלונלי מעכבר, בשימוש בדילול 1/100 ב-PBS</td></tr><tr><td>נוגדן Anti E-cadherin</td><td>נוגדן</td><td>Abcam</td><td>ab1416</td><td>נוגדן ראשוני, מונוקלונלי מעכבר, בשימוש בדילול 1/50 ב-PBS.</td></tr><tr><td>נוגדן עיזים anti-albumin</td><td>ריאגנט</td><td>Bethyl Laboratories</td><td>E80-129</td><td>נוגדן ראשוני, נוגדן עיזים נגד Albumin אנושי, בשימוש בדילול 1/200 ב-PBS</td></tr><tr><td>נוגדן ארנב anti-mouse IgG1</td><td>נוגדן</td><td>Invitrogen</td><td>A11059</td><td>נוגדן משני, מצומד ל-Alexa Flour 488, בשימוש בדילול 1/100 ב-PBS + 0.5 % BSA</td></tr><tr><td>נוגדן Cy3 anti-goat IgG</td><td>ריאגנט</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>705-165-003</td><td>נוגדן Cy3 AffiniPure מחמור נגד IgG של עיזים, בשימוש בדילול 1/700 ב-PBS + 0.5% BSA</td></tr></tbody></table>

שבב מבוסס תלת ממדי נייד תרבות micro-bioreactors perfused

Chip-based Three-dimensional Cell Culture in Perfused Micro-bioreactors

פיתחנו שבב המבוסס על התרבות תאים של מערכת לעיבוד תלת ממדי של תאים. שבב מיוצר בדרך כלל מתוך אי - פולימרים מתכלים, למשל, פוליקרבונט או methacrylate polymethyl על ידי הזרקה מיקרו, הבלטות חם מיקרו או מיקרו Thermoforming. אבל, זה גם יכול להיות מיוצר מ - פולימרים ביו מתכלה. מימדים הכולל שלו הם 0.7 1 x 20 x 20 x 0.7 1 מ&quot;מ (hxwxl). התכונות העיקריות של שבבים המשמשים הם או רשת של עד 1156 סמ&quot;ק מיקרו מכולות (CF-chip) כל אחת בגודל של 120-300 x 300 x 300 μ (hxwxl) או גומחות עגול עם קוטר של 300 μ ועומק של μ 300 (r-chip). הפיגום יכול בית 10 Mio. תאים בתצורת תלת מימדי. עבור מזין אופטימלי אספקת גז, השבב מוכנס דיור bioreactor. Bioreactor הוא חלק לולאה סגורה מחזור steril כי בתצורה הפשוטה ביותר, מורכבת additionaly של משאבת הרים מאגר בינוני עם אספקת גז. Bioreactor ניתן להריץ זלוף, superfusion, או אפילו מצב הפעולה מעורבת. יש לנו מעובדות בהצלחה שורות תאים, כמו גם תאים ראשוניים על פני תקופות של מספר שבועות. עבור תאים עכברוש ראשוני בכבד יכולנו להראות שימור של פונקציות organotypic במשך יותר מ 2 שבועות. עבור קרצינומה קווי hepatocellular תא יכולנו להראות את אינדוקציה של גנים ספציפיים לא כבד או לידי ביטוי רק מעט בתרבות monolayer סטנדרטי. המערכת עשויה להיות שימושית גם כאשר תא גזע טיפוח מערכת מאז הניסויים בידול הראשון עם קווי בתאי גזע היו מבטיחות.

אנו מתארים פלטפורמת השבבים מבוססי לעיבוד תלת ממדי של תאים מיקרו bioreactors. אחת שבב יכול בית עד 10 Mio. תאים שיכולים להיות מעובדים בתנאים מוגדרים במדויק לגבי זרימת נוזלים, מתח וכו &#39;חמצן בלולאה, סטרילי במחזור סגור.

שבב מבוסס תלת ממדי נייד תרבות Micro-bioreactors perfused

פיתחנו מערכת לתרבית תאים מבוססת שבב לגידול תלת-ממדי של תאים. השבב מיוצר בדרך כלל מ...

שלום, אני אריק גוטוולד ואני מדען מחקר במכון לממשקים ביולוגיים של מכון הטכנולוגיה וור (Ware Institute of Technology). והיום אני מעוניין להציג בפניכם את המערכת המיקרו-ביו-אקטיבית מבוססת השבב עם זרימה רציפה שלנו. לפני שנוכל להשתמש בשבב ביישומים של תרביות תאים, עלינו לבצע הידרוליזה לפולימר ולבצע דגראציה לאזור בעל המבנה המיקרוסקופי.דבר זה מושג על ידי טבילה של השבב בריכוזים שונים של איזופרופנול, החל מ-100%. אני טובל את השבב למשך מספר שניות בודדות בכל ריכוז, והשלב הסופי הוא מים בלבד. לאחר מכן, השבב מיובש ולבסוף עלינו לצפות את השבב בתמיסת collagen one כדי להקל על היצמדות התאים לפולימר. פעולה זו מבוצעת על ידי טפטוף של מספר טיפות בודדות של תמיסת collagen one על גבי האזור בעל המבנה המיקרוסקופי, ובמצב זה, השבב מדוגר בטמפרטורה של 4 °C למשך לילה.לאחר דגירה למשך לילה עם תמיסת הקולגן one, מסירים את התמיסה ושוטפים את השבב עם PBS סטרילי. לאחר מכן, מסירים גם את ה-PBS והשבב מוכן כעת להחדרת התאים. כעת נחדיר לשבב התאים סספנזיה של תאים בודדים, וזאת על ידי הנחת 150 µL של סספנזיית תאים מעל האזור בעל המבנה המיקרוסקופי. לאחר השקיעת התאים, מדגרי את השבב למשך שלוש שעות בטמפרטורה של 37 °C באינקובטור.לאחר תקופת דגירה של שלוש שעות, מוציאים את השבב מהמדגרה והוא מוכן כעת להכנסה לתוך ה-ector. לשם כך, מוציאים את ה-ec

chip-based-three-dimensional-cell-culture-perfused-micro

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

ב רבים בעבר במערכות חוץ גופית תרבות - בעיקר בתרבויות monolayer - סבלו לעתים קרובות החיסרון כי תאים ראשוניים הבדיל היה קצר יחסית אורך חיים ו-de הבדיל במהלך התרבות. כתוצאה מכך, את רוב הפונקציות איבר ספציפי שלהם אבדו במהירות. לפיכך, על מנת לשחזר תנאים טובים יותר עבור תאים אלה במבחנה, שינויים והתאמות שנעשו בתרבויות monolayer קונבנציונאלי.

ראיון: bioreactors ועלו-Modified-3D פיגומים למחקר בתאי גזע

בפרוטוקול זה, אנו מדגימים את ייצור של מערך microactuator מכלל הודעות העקורים אנכית שבו הטכנולוגיה מבוססת, ואיך הטכנולוגיה הזו בסיס ניתן לשנות לנהל תפוקה גבוהה תרבית תאים דינמי מכנית בתרבות הן דו מימדי ותלת מימדי פרדיגמות.

פלטפורמות microfabricated לתרבות Cell דינמי מכאני

בפרוטוקול זה מוצג הייצור, ההתקנה והתפעול הבסיסי של ביו-ריאקטור פיקוליטר מיקרופלואידי (PLBR) לניתוח תאים בודדים של מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים. מיקרואורגניזמים רלוונטיים מבחינה תעשייתית נותחו כהוכחה עקרונית המאפשרת תובנות לגבי קצב גדילה, מורפולוגיה והטרוגניות פנוטיפית על פני תקופות זמן מסוימות, בקושי אפשרי בשיטות קונבנציונליות.

ביו-ריאקטור מיקרו-נוזלי פיקוליטר לניתוח מיקרוביאלי של תאים בודדים: ייצור, הגדרת מערכת ותפעול

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לתרבית תאים ראשוניים, מודלים של רקמות וביופסיות ניקוב בשבב מיקרופלואידי מרובה איברים למשך עד 28 ימים. תאי אנדותל מיקרו-וסקולריים עוריים אנושיים, אגרגטים בכבד וביופסיות עור שולבו בהצלחה במחזור מדיה משותף.

צ&#39;יפ Multi-האיבר - פלטפורמת Microfluidic לCoculture Multi-רקמה לטווח ארוך

אנו מתארים שיטה לבניית התקנים לתרבות תלת-ממדית ולניסויים בתאים ובאורגנואידים רב-תאיים. התקן זה מאפשר ניתוח של תגובות הסלולר אותות מסיסים בסביבות תלת-ממד עם מעברי צבע כימותסטנט מוגדרים. אורגנואידים הם טובים יותר מאשר תאים בודדים בזיהוי של כניסות רעש חלש.

ניתוח תלת-מימד של תגובות מרובות-סלולר לקבוצת מעברי כימוסטנט

פרוטוקול זה מדגים שיטות המאפשרות הרחבה בתרבות המבחנה של xenografts נגזר המטופל (PDX). צעד אחד משפר את הכדאיות הכוללת של תרבויות אשכול רב-תאי בהידרוג'לים תלת-מימדיים, באמצעות הסרה פשוטה של תאים בודדים שאינם ברי קיימא. שלב משני מדגים שיטות עבודה מומלצות לתרבות PDX בפלטפורמה מיקרו-נוזלית מנווטה.

קיימות משופרת עבור תרבויות הידרוג'ל 3D Ex vivo של Xenografts נגזר המטופל בפלטפורמה מיקרופלויד perfused

אנו מציגים מערכת מיקרופלואידית למחקרי תפוקה גבוהה על מכונות חיים מורכבות, המורכבת מ-1500 יחידות תרבות, מערך של משאבות פריסטליות משופרות ומודולוס ערבוב באתר. השבב המיקרופלואידי מאפשר ניתוח של התנאים המיקרו-סביבתיים המורכבים והדינמיים ביותר ב-vivo.

יצירת תנאי סביבה דינמיים באמצעות מכשיר מיקרופלואידי בעל תפוקה גבוהה

מאמר זה מציג שיטה לבנייה והפעלה של מערכת תרבית תאים רב-ערוצית רב-ערוצית בעלות נמוכה למדידת הדינמיקה של הפרשה וקצבי ספיגה של מומסים בתהליכים תאיים. המערכת יכולה גם לחשוף תאים לפרופילי גירוי דינמיים.

ביוריאקטור פרפוזיה מרובה זרמים משולב עם פיצול מוצא לתרבית תאים דינמית

פרוטוקול זה מציג את ההתקנה והתפעול של ביוריאקטור מודפס תלת-ממדי שפותח לאחרונה עבור תרבית ex vivo של כלי דם בזילוח. המערכת תוכננה להיות מאומצת בקלות על ידי משתמשים אחרים, מעשית, במחיר סביר וניתנת להתאמה ליישומים ניסיוניים שונים, כגון ביולוגיה בסיסית ומחקרים פרמקולוגיים.

אקס ויוו תרבית זילוח של כלי דם גדולים בביוריאקטור מודפס בתלת-ממד

הפרוטוקול המפורט שלנו מתאר את היצירה והשימוש במודל מעי על שבב מתקדם, המדמה רירית מעיים אנושית עם מבנים תלת-ממדיים וסוגי תאים שונים, ומאפשר ניתוח מעמיק של תגובות חיסוניות ותפקודים תאיים בתגובה להתיישבות מיקרוביאלית.

מודל מעי-על-שבב חיסוני לניתוח תגובות חיסוניות של רירית המעי

במאמר זה אנו מציגים פרוטוקולים המפרטים הוראות ליישום תרביות תאים תלת-ממדיות באמצעות מטריצות קולגן וקולגן-אגרוז במערכת מיקרופיזיולוגית. פרוטוקולים אלה תומכים בתרבית משותפת של צינורית הכליה הפרוקסימלית וקרצינומה של תאי הכליה, המדמים תנאי in vivo ומאפשרים חקירה מתקדמת של אינטראקציות בין תאי סרטן הכליה.

תרבית משותפת מיקרופלואידית של אפיתל כליות בריא וגידול למודל התקדמות סרטן הכליה

למד שיטה לגידול תלת-ממדי של תאים במיקרו-ביוריאקטורים מבוססי שבב. המערכת תומכת בגידול של עד 10 מיליון תאים בתנאים מבוקרים בסביבה סטרילית.

שבב מבוסס תלת ממדי נייד תרבות Micro-bioreactors perfused

גלה סרטונים נוספים