Name: התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי לייצור המוני של ספרואידים סלולריים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-13T12:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 17 s
Description: למד לייצר ספרואידים סלולריים אחידים ללא שימוש בסקפולד באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי. שיטה זו מגבירה משמעותית את התפוקה ומאפשרת מחקר ביולוגי מתקדם במודלים תלת ממדיים.

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

עבודת TIS נתמכה על ידי תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית של סין (2022YFA1104600), והקרן למדעי הטבע של מחוז ג'ג'יאנג של סין (LQ23H160011).

1. ייצור התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדית
<ol><li>התחל על ידי הכנת ארבע יריעות PMMA בעובי 1 מ"מ באמצעות חיתוך לייזר30, ולאחר מכן להמשיך להדביק אותם יחד כדי ליצור תא מרובע עם רוחב פנימי של 21 מ"מ וגובה של 10 מ"מ.</li>
	<li>לאחר מכן, חברו יריעת PMMA נוספת בעובי 1 מ"מ לתחתית התא כדי לשמש כמחזיק לדיו הביולוגי.</li>
	<li>הצמידו בזהירות שלושה מתמרי עופרת זירקונט טיטנאט (PZT) (כל אחד באורך 20 מ"מ, רוחב 10 מ"מ, עובי 0.7 מ"מ ובתדר תהודה ראשוני של 3 מגה-הרץ, ראו טבלת חומרים) לחלק החיצוני של שלושת הקירות האורתוגונליים של החדר, בהתאמה. ודא שמתמר PZT התחתון ממורכז מתחת לתא.</li>
	<li>חוטי הלחמה לשני האזורים המוליכים של כל מתמר PZT.</li>
	<li>לבסוף, אבטחו את המכשיר על בסיס חלול כדי למנוע מה-PZT התחתון לבוא במגע עם משטחי עבודה אחרים.</li>
</ol>2. הקמת מערכת הרכבה אקוסטית
<ol><li>התחילו בהרכבת המכשיר האקוסטי על במת מיקרוסקופ, המאפשרת תצפית מלמעלה על פנים החדר.</li>
	<li>מקם מיקרוסקופ דיגיטלי בצד המכשיר ללא מתמרי PZT, המאפשר תצפית צידית על פנים התא.</li>
	<li>חבר באופן עצמאי את החוטים משלושת מתמרי PZT בסדרה לשלושה מגברי הספק ולשלושה ערוצי פלט של מחוללי פונקציות (ראה טבלת חומרים).</li>
	<li>תכנת את ההגדרות על מחוללי הפונקציות עבור כל מתמר PZT, תוך ציון פרמטרים כגון צורת גל סינוסואידית, תדר ומשרעת.</li>
	<li>כדי להבטיח עיקור, מלא את התא של המכשיר האקוסטי עם 75% אלכוהול במשך 5 דקות, ולאחר מכן ניקוי יסודי עם פתרון PBS סטרילי. לאחר מכן, להקרין את החדר עם אור UV בספסל נקי במשך מינימום של 1 שעות.</li>
</ol>3. תרבית תאים והליך הקציר
<ol><li>התחל בגידול תאי C3A, קו תאי קרצינומה הפטוצלולרי אנושי, בבקבוק תרבית תאי T25 באמצעות מדיום הנשר המעובד של דולבקו (DMEM) בתוספת 10% נסיוב בקר עוברי ו-1% פניצילין-סטרפטומיצין (ראה טבלת חומרים).</li>
	<li>כאשר תאי C3A מגיעים למפגש של כ-80%, בצעו מעבר תאים באופן הבא: ראשית, שטפו את תחתית בקבוק התרבית פעמיים עם PBS. לאחר מכן, הוסיפו 2 מ"ל של 0.05% טריפסין-EDTA לבקבוק תרבית התאים ודגרו בטמפרטורה של 37°C כדי להקל על ניתוק התא. עצור את תהליך הטריפסיניזציה על ידי הוספת 2 מ"ל של מדיום תרבית שלם.</li>
	<li>העבר את תמיסת התא לצינור של 15 מ"ל, וצנטריפוגה אותו ב 200 × גרם במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר כדי לקבל גלולה התא.</li>
</ol>4. הכנת הביו-דיו
<ol><li>הכינו תמיסת GelMA 6% (w/v) המכילה 0.5% (w/v) ליתיום פניל-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) על ידי המסת 0.3 גרם GelMA ו-0.025 גרם LAP (ראו טבלת חומרים) ב-5 מ"ל של תמיסת חיץ פוספט (PBS). הניחו לתערובת לשבת באמבט מים בטמפרטורה של 47°C למשך שעה אחת.</li>
	<li>לפני ערבוב עם תאים, להעביר את תמיסת GelMA דרך מסנן 0.22 מיקרומטר (ראה טבלת חומרים) לעיקור.</li>
	<li>השהה מחדש את גלולת התא שהוזכרה לעיל (שלב 3.3) בתווך תרבית התא. צבעו נפח קטן של תאים בתמיסת טריפאן כחולה של 0.4% ולאחר מכן השתמשו בהמוציטומטר נקי לספירת תאים.</li>
	<li>ערבבו כמות מתאימה של תאי C3A, המחושבת על בסיס צפיפות התאים שהתקבלה לעיל, עם תמיסת GelMA מעוקרת להכנת הביודיו עם צפיפות תאים של 2 × 106 תאים / מ"ל.</li>
	<li>להדמיה של כדורי התאים שהורכבו, הכתימו מראש את תאי C3A על ידי דגירה שלהם עם מעקב תאים של 2 מיקרומטר (צבע DiO, ראו טבלת חומרים) בטמפרטורה של 37°C למשך 20 דקות. לאחר מכן, שטפו את התאים המסומנים בתרבית תאים טרייה שלוש פעמים לפני השימוש.</li>
</ol>5. הרכבת כדורי התא באמצעות המכשיר האקוסטי
<ol><li>פיפטה יותר מ 1 מ"ל של bioink לתוך החדר מעוקר. ודא שהמרחק פנים אל פנים בין פני השטח הנוזליים לתחתית התא הוא כפולה שלמה של מחצית מאורך הגל האקוסטי. הערה: ניתן לשלוט במרחק זה על-ידי התאמת נפח הדיו הביולוגי שנוסף. ניתן להעריך את אורך הגל האקוסטי (λ) באמצעות הנוסחה λ = c/f, כאשר c מייצג את מהירות הקול בתווך, ו- f הוא התדר של מתמר PZT.</li>
	<li>הפעל את מחולל הפונקציות ואת מגבר הכוח כדי להתחיל את ההפעלה של כל מתמר PZT. הערה: מומלץ להפעיל תחילה בנפרד כל מתמר PZT כדי להשיג את התבנית התאית האופטימלית של קו מקבילי. ניתן להשיג זאת על ידי ביצוע טאטוא תדרים בגודל צעד של 0.001 מגה-הרץ ליד תדר התהודה העיקרי עבור כל מתמר PZT. לאחר מכן, יישמו בו זמנית את האותות האופטימליים האלה על כל שלושת מתמרי PZT כדי לקבל את התבנית התאית הצפויה של נקודות תלת-ממדיות. לפני החלת כל אות קלט, ודא שהתאים מפוזרים באופן שווה בדיו הביולוגי על ידי תסיסה עדינה.</li>
	<li>הצליבו את הדיו הביולוגי באמצעות אור כחול (405 ננומטר, 60 mW/cm2, 30 שניות) ליצירת פיגום הידרוג'ל תלת-ממדי העוטף את אגרגטי התאים שהורכבו אקוסטית. לאחר מכן, כבה את מחולל הפונקציות ואת מגבר הכוח.</li>
	<li>העבירו בזהירות את פיגום ההידרוג'ל התלת-ממדי מהחדר לצלחת פטרי וחתכו אותו לחתיכות קטנות (למשל, 2 מ"מ × 2 מ"מ × 2 מ"מ) באמצעות סכין גילוח נקי.</li>
	<li>הוסף מדיום תרבית תאים לטיפוח. הערה: זכור לשנות את מדיום התרבות מדי יום.</li>
</ol>6. אחזור ספרואידים של תאים
<ol><li>התחילו בהתבוננות בהיווצרות ספרואידים בשכבות שונות של הפיגומים באמצעות מיקרוסקופ הפוך.</li>
	<li>לאחר 3 ימי תרבית, הסירו את מדיום התרבית ושטפו היטב את פיגומי ההידרוג'ל פעמיים עם PBS.</li>
	<li>לדגור על הפיגומים עם יותר מ 2 מ"ל של חיץ ליזה GelMA בדילול 1: 200 עם מדיום תרבית תאים במשך 30 דקות באינקובטור התא. צעד זה נועד להמיס את פיגומי ההידרוג'ל.</li>
	<li>להעביר את התמיסה מן השלב הקודם לתוך צינור ולאחר מכן צנטריפוגה אותו ב 200 × גרם במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר כדי לקבל את גלולת הספרואיד התא.</li>
	<li>השליכו את הסופרנאטנט והשעו מחדש את הגלולה במדיום תרבית טרי ליישומים במורד הזרם.</li>
</ol>7. ניתוח כדאיות ספרואידית
<ol><li>הערך את הכדאיות של כדורי תאים בתוך פיגומי ההידרוג'ל או בתוך הספרואידים שאוחזרו באמצעות ערכת צביעה חיה/מתה (ראה טבלת חומרים).</li>
	<li>לדגור על הדגימות בנקודות זמן תרבית שונות עם 1 מ"ל של תמיסת PBS המכילה 1 μL של Calcein-AM ו 2 μL של Propidium יודיד (PI) במשך 15 דקות ב 37 ° C.</li>
	<li>עבור דגימות בתוך פיגומים הידרוג'ל, לשטוף אותם ישירות עם PBS פעמיים. עבור ספרואידים שהוחזרו, צנטריפוגה ב 200 × גרם במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר כדי לקבל גלולה ספרואידית, ולשטוף אותו פעמיים לפני התצפית.</li>
	<li>התבונן בדגימות באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי ולכוד את התמונות הפלואורסצנטיות.</li>
	<li>חשב את היחס בין האזור המוכתם ב- Calcein-AM לשטח הכולל המוכתם הן ב- Calcein-AM והן ב- PI באמצעות ImageJ כדי לקבוע את הכדאיות הספרואידית.</li>
</ol>

ייצור מדרגי של כדורי תאים אחידים באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדית

<ol><li>Eiraku, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-organizing+optic-cup+morphogenesis+in+three-dimensional+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture.</a> Nature. 472 (7341), 51-56 (2011).</li>
<li>Lancaster, M. A., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organogenesis+in+a+dish%3A+modeling+development+and+disease+using+organoid+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Organogenesis in a dish: modeling development and disease using organoid technologies.</a> Science. 345 (6194), 1247125(2014).</li>
<li>Habanjar, O., Diab-Assaf, M., Caldefie-Chezet, F., Delort, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+cell+culture+systems%3A+tumor+application%2C+advantages%2C+and+disadvantages%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">3D cell culture systems: tumor application, advantages, and disadvantages.</a> International Journal of Molecular Sciences. 22 (22), 12200(2021).</li>
<li>Decarli, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+spheroids+as+a+versatile+research+platform%3A+formation+mechanisms%2C+high+throughput+production%2C+characterization+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Cell spheroids as a versatile research platform: formation mechanisms, high throughput production, characterization and applications.</a> Biofabrication. 13 (3), 032002(2021).</li>
<li>Lee, Y. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+spheroids+potentiating+cell-cell+and+cell-ECM+interactions+by+self-assembly+of+stem+cell+microlayer%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Engineering spheroids potentiating cell-cell and cell-ECM interactions by self-assembly of stem cell microlayer.</a> Biomaterials. 165, 105-120 (2018).</li>
<li>Zhuang, P., Chiang, Y. H., Fernanda, M. S., He, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+spheroids+as+building+blocks+towards+3d+bioprinting+of+tumor+microenvironment%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Bioprinting%22%5BJournal%5D)">Using spheroids as building blocks towards 3d bioprinting of tumor microenvironment.</a> International Journal of Bioprinting. 7 (4), 444(2021).</li>
<li>Foty, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+hanging+drop+cell+culture+protocol+for+generation+of+3D+spheroids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A simple hanging drop cell culture protocol for generation of 3D spheroids.</a> Journal of Visualized Experiments. 51, e2720(2011).</li>
<li>Laschke, M. W., Menger, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life+is+3D%3A+boosting+spheroid+function+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Life is 3D: boosting spheroid function for tissue engineering.</a> Trends in Biotechnology. 35 (2), 133-144 (2017).</li>
<li>Fu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combinatorial+drug+screening+based+on+massive+3d+tumor+cultures+using+micropatterned+array+chips%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Combinatorial drug screening based on massive 3d tumor cultures using micropatterned array chips.</a> Analytical Chemistry. 95 (4), 2504-2512 (2023).</li>
<li>Kang, S. M., Kim, D., Lee, J. H., Takayama, S., Park, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineered+microsystems+for+spheroid+and+organoid+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Engineered microsystems for spheroid and organoid studies.</a> Advanced Healthcare Materials. 10 (2), 2001284(2021).</li>
<li>Kim, S. J., Kim, E. M., Yamamoto, M., Park, H., Shin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+multi-cellular+spheroids+for+tissue+engineering+and+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Engineering multi-cellular spheroids for tissue engineering and regenerative medicine.</a> Advanced Healthcare Materials. 9 (23), 2000608(2020).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+acoustic+manipulation+of+living+cells+and+organisms+based+On+2D+array%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">3D acoustic manipulation of living cells and organisms based On 2D array.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 69 (7), 2342-2352 (2022).</li>
<li>Armstrong, J. P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+anisotropic+muscle+tissue+using+acoustic+cell+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Engineering anisotropic muscle tissue using acoustic cell patterning.</a> Advanced Materials. 30 (43), 1802649(2018).</li>
<li>Drinkwater, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+perspective+on+acoustical+tweezers-devices%2C+forces%2C+and+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">A perspective on acoustical tweezers-devices, forces, and biomedical applications.</a> Applied Physics Letters. 117 (18), 180501(2020).</li>
<li>Bouyer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Bio-Acoustic+Levitational+%28BAL%29+assembly+method+for+engineering+of+multilayered%2C+3d+brain-like+constructs%2C+using+human+embryonic+stem+cell+derived+neuro-progenitors%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">A Bio-Acoustic Levitational (BAL) assembly method for engineering of multilayered, 3d brain-like constructs, using human embryonic stem cell derived neuro-progenitors.</a> Advanced Materials. 28 (1), 161-167 (2016).</li>
<li>Chansoria, P., Narayanan, L. K., Schuchard, K., Shirwaiker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-assisted+biofabrication+and+bioprinting+of+preferentially+aligned+three-dimensional+cellular+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-assisted biofabrication and bioprinting of preferentially aligned three-dimensional cellular constructs.</a> Biofabrication. 11 (3), 035015(2019).</li>
<li>Wu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+assembly+of+cell+spheroids+in+disposable+capillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Acoustic assembly of cell spheroids in disposable capillaries.</a> Nanotechnology. 29 (50), 504006(2018).</li>
<li>Hu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+hydrogel+arrays+individually+encapsulating+acoustic+formed+multicellular+aggregates+for+high+throughput+drug+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">On-chip hydrogel arrays individually encapsulating acoustic formed multicellular aggregates for high throughput drug testing.</a> Lab on a Chip. 20 (12), 2228-2236 (2020).</li>
<li>Wu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+acoustofluidic+focusing+and+separation+of+rare+tumor+cells+using+transparent+lithium+niobate+transducers%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">The acoustofluidic focusing and separation of rare tumor cells using transparent lithium niobate transducers.</a> Lab on a Chip. 19 (23), 3922-3930 (2019).</li>
<li>Chen, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+acoustofluidic+fabrication+of+tumor+spheroids%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">High-throughput acoustofluidic fabrication of tumor spheroids.</a> Lab on a Chip. 19 (10), 1755-1763 (2019).</li>
<li>Sriphutkiat, Y., Kasetsirikul, S., Zhou, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+cell+spheroids+using+Standing+Surface+Acoustic+Wave+%28SSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Bioprinting%22%5BJournal%5D)">Formation of cell spheroids using Standing Surface Acoustic Wave (SSAW).</a> International Journal of Bioprinting. 4 (1), 130(2018).</li>
<li>Guex, A. G., Di Marzio, N., Eglin, D., Alini, M., Serra, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+waves+that+make+the+pattern%3A+a+review+on+acoustic+manipulation+in+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">The waves that make the pattern: a review on acoustic manipulation in biomedical research.</a> Materials Today Bio. 10, 100110(2021).</li>
<li>Harley, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+biofabrication+techniques+towards+functional+bioprinted+heterogeneous+engineered+tissues%3A+A+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Bioprinting%22%5BJournal%5D)">Advances in biofabrication techniques towards functional bioprinted heterogeneous engineered tissues: A comprehensive review.</a> Bioprinting. 23, 00147(2021).</li>
<li>Yang, Y., Dejous, C., Hallil, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+and+applications+of+surface+and+bulk+acoustic+wave+devices%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Trends and applications of surface and bulk acoustic wave devices: a review.</a> Micromachines (Basel). 14 (1), 43(2022).</li>
<li>Ma, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+holographic+cell+patterning+in+a+biocompatible+hydrogel%29%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Acoustic holographic cell patterning in a biocompatible hydrogel).</a> Advanced Materials. 32 (4), 1904181(2020).</li>
<li>Miao, T. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+fabrication+of+cell+spheroids+with+3D+acoustic+assembly+devices%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Bioprinting%22%5BJournal%5D)">High-throughput fabrication of cell spheroids with 3D acoustic assembly devices.</a> International Journal of Bioprinting. 9 (4), 733(2023).</li>
<li>Jeger-Madiot, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-organization+and+culture+of+Mesenchymal+Stem+Cell+spheroids+in+acoustic+levitation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Self-organization and culture of Mesenchymal Stem Cell spheroids in acoustic levitation.</a> Scientific Reports. 11 (1), 8355(2021).</li>
<li>Cai, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustofluidic+assembly+of+3D+neurospheroids+to+model+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Acoustofluidic assembly of 3D neurospheroids to model Alzheimer's disease.</a> Analyst. 145 (19), 6243-6253 (2020).</li>
<li>Mei, J., Zhang, N., Friend, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+surface+acoustic+wave+devices+on+lithium+niobate%5BTitle%5D)+AND+%22Jove-Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Fabrication of surface acoustic wave devices on lithium niobate.</a> Jove-Journal of Visualized Experiments. (160), e61013(2020).</li>
<li>Niculescu, A. G., Chircov, C., Bîrcă, A. C., Grumezescu, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+applications+of+microfluidic+devices%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Fabrication and applications of microfluidic devices: a review.</a> International Journal of Molecular Sciences. 22 (4), 2011(2011).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

ייצור יעיל ויציב של ספרואידים של תאים עם תפוקה גבוהה באמצעות טכנולוגיות כמו התקן ההרכבה האקוסטית התלת-ממדית טומן בחובו הבטחה גדולה לקידום הנדסה ביו-רפואית וסינון תרופות 1,2,3. גישה זו מפשטת את הייצור ההמוני של ספרואידים תאים באמצעות הליכים פשוטים.
עם זאת, ישנם גורמים קריטיים שיש לקחת בחשבון בעת שימוש במכשיר אקוסטי זה. יצירת גלים עומדים חיונית לבניית שדה אקוסטי של מערך נקודות תלת-ממדי. במכשיר זה, רק מת...

מודלים תלת-ממדיים של תרביות חוץ גופיות, המספקים יותר מאפיינים מבניים ומורפולוגיים דמויי vivo בהשוואה למודלים קונבנציונליים של תרביות דו-ממדיות, הוכרו כמערכות מבטיחות ביישומים ביו-רפואיים שונים כגון הנדסת רקמות, מידול מחלות וסינון תרופות 1,2,3. כסוג אחד של מודל תרבית תלת-ממדי, ספרואידים של תאים מתייחסים בדרך כלל לצבירת תאים, ויוצרים מבנים ספרואידים תלת-ממדיים המאופיינים באינטראקציות משופרות בין תא לתא ולמטריצה התאית 4,5,6. לכן, ייצור ספרואידים של תאים הפך לכלי רב עוצמה המאפשר מחקרים ביולוגיים מגוונים.
טכניקות שונות, כולל טיפה תלויה7, לוחות לא דביקים8, או מכשירי מיקרווול9, פותחו כדי להשיג ספרואידים. באופן עקרוני, שיטות אלה בדרך כלל מקלות על הרכבת תאים על ידי ניצול כוחות פיזיקליים כגון כוח כבידה תוך מזעור אינטראקציות בין התאים למצע. עם זאת, לעתים קרובות הם כרוכים בתהליכים עתירי עבודה, בעלי פרודוקטיביות נמוכה, ומציבים אתגרים לשליטה בגודלהספרואיד 10,11. חשוב לציין, ייצור ספרואידים בגודל ובאחידות הרצויים בכמות מספקת הוא בעל חשיבות עליונה כדי לספק יישומים ביולוגיים ספציפיים. בניגוד לשיטות שהוזכרו לעיל, גלים אקוסטיים, כסוג אחד של טכניקה מונעת כוח חיצוני 12,13,14, הראו פוטנציאל לייצור המוני של ספרואידים תאים באיכות ובתפוקה גבוהות, בהתבסס על העיקרון של שיפור צבירת תאים באמצעות כוחות חיצוניים 15,16,17,18. שלא כמו כוחות אלקטרומגנטיים או מגנטיים, טכניקות מניפולציה של תאים מבוססות אקוסטיקה אינן פולשניות ונטולות תוויות, ומאפשרות היווצרות ספרואידים עם תאימות ביולוגית מצוינת19,20.
בדרך כלל, התקנים מבוססי גלים אקוסטיים של משטח עומד (SAWs) וגלים אקוסטיים בתפזורת (BAWs) פותחו כדי ליצור ספרואידים, תוך ניצול הצמתים האקוסטיים (ANs) המיוצרים על ידי שדות אקוסטיים עומדים תואמים 21,22,23. במיוחד, התקני הרכבה אקוסטית המבוססים על BAWs, עם היתרונות של ייצור נוח, הפעלה קלה ומדרגיות מעולה, זכו לתשומת לב לייצור ספרואידים תא24,25. לאחרונה פיתחנו מכשיר הרכבה אקוסטית מבוסס BAWs עם היכולת לייצר ספרואידים עם תפוקה גבוהה26. המכשיר המוצע מורכב מתא פולימתיל מתקרילט ריבועי (PMMA) עם שלושה מתמרי טיטנאט זירקונט עופרת (PZT) המסודרים בהתאמה במישור X/Y/Z. סידור זה מאפשר יצירת תבנית תלת-ממדית של מערך נקודות של צמתים אקוסטיים מורחפים (LANs) להנעת הרכבת תאים. בהשוואה להתקנים מבוססי BAW או SAWs שדווחו בעבר, אשר יכולים ליצור רק מערך 1D או 2D של ANs 27,28,29, המכשיר הנוכחי מאפשר מערך נקודות תלת-ממדי של רשתות LAN ליצירת צבירת תאים מהירה בתמיסת ג'לטין מתקרילויל (GelMA). לאחר מכן, צברי תאים הבשילו לספרואידים עם כדאיות גבוהה בתוך פיגומי GelMA פוטוריפו לאחר שלושה ימים של גידול. לבסוף, מספר רב של ספרואידים בגודל אחיד הושגו בקלות מפיגומים GelMA עבור יישומים במורד הזרם.

<table><tbody><tr><td>0.22-&mu; m filter</td><td>Merck</td><td>SLGSM33SS</td><td>משמש לעיקור תמיסת GelMA</td></tr><tr><td>צלחת תרבית תאים 35 מ"מ</td><td>Corning</td><td>430165</td><td>משמש לתרבית תאים</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ קונפוקלי</td><td>Nikon</td><td>A1RHD25</td><td>תצפית על תאים פלואורסצנטיים</td></tr><tr><td>צבע DiO</td><td>Beyotime</td><td>C1038</td><td>צבע המשמש להכתמת תאים</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Gibco</td><td>12430054</td><td>מדיה לתרבית תאים</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Gibco</td><td>10099141C</td><td>תוסף מדיה לתרבית תאים</td></tr><tr><td>מחולל פונקציות</td><td>Rigol</td><td>DG5352</td><td>ליצירת אותות RF</td></tr><tr><td>GelMA</td><td>Regenovo</td><td>אף אחד</td><td>לא משמש להכנת ביודיו</td></tr><tr><td>מאגר ליזה</td><td>GelMA EFL</td><td>EFL-GM-LS-001</td><td>משמש להמסת פיגומי GelMA</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ הפוך</td><td>Nikon</td><td>Ti-U</td><td>תצפית תאים</td></tr><tr><td>LAP</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>900889</td><td>משמש כפוטו-יוזם</td></tr><tr><td>ערכת Live-Dead</td><td>Beyotime</td><td>C2015M</td><td>ניתוח יכולת תא</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Gibco</td><td>10010002</td><td>משמש כחוצץ</td></tr><tr><td>פניצילין-סטרפטומיצין</td><td>Gibco</td><td>15070063</td><td>למנוע זיהום תרבית תאים</td></tr><tr><td>מגבר כוח</td><td>Minicircuit</td><td>LCY-22 +</td> <td>הגדל את משרעת מתח של מתמרי אות RF</td></tr><tr><td>PZT</td><td>Yantai Xingzhiwen Trading Co., Ltd.</td><td>PZT-41</td><td>יחידות פונקציונליות למכשיר הרכבה אקוסטית</td></tr> בקבוק <tr><td>תרבית תאים T25</td><td>430639</td><td></td><td>משמש לטיפוח תאים</td></tr><tr><td>טריפן כחול&nbsp;</td><td>ג'יבקו</td><td>15250061</td><td>ספירת תאים</td></tr><tr><td>טריפסין-EDTA&nbsp;</td><td>ג'יבקו</td><td>25200056</td><td>אנזים דיסוציאציה של תאים</td></tr></tbody></table>

התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי לייצור המוני של ספרואידים סלולריים

Three-Dimensional Acoustic Assembly Device for Mass Manufacturing of Cell Spheroids

ספרואידים של תאים הם מודלים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) מבטיחים שזכו ליישומים נרחבים בתחומים ביולוגיים רבים. פרוטוקול זה מציג שיטה לייצור ספרואידים תאים באיכות גבוהה ובתפוקה גבוהה באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדית באמצעות הליכים הניתנים לתמרון. התקן ההרכבה האקוסטית מורכב משלושה מתמרי טיטנאט זירקונט עופרת (PZT), שכל אחד מהם מסודר במישור X/Y/Z של תא פולימתיל מתקרילט מרובע (PMMA). תצורה זו מאפשרת יצירת תבנית תלת-ממדית של מערך נקודות של צמתים אקוסטיים מרחפים (LAN) בעת החלת שלושה אותות. כתוצאה מכך, תאים בתמיסת ג'לטין מתקרילויל (GelMA) יכולים להיות מונעים ל- LANs, ויוצרים צברי תאים אחידים בשלושה ממדים. לאחר מכן, תמיסת GelMA עוברת פוטוקורפינג UV ומקושרת כדי לשמש כפיגום התומך בצמיחה של אגרגטים של תאים. לבסוף, המוני ספרואידים בשלים מתקבלים ונשלפים על ידי המסה לאחר מכן של פיגומי GelMA בתנאים קלים. המכשיר החדש המוצע להרכבת תאים אקוסטיים בתלת ממד יאפשר ייצור בקנה מידה גדול של ספרואידים תאיים, ואפילו אורגנואידים, ויציע טכנולוגיה פוטנציאלית גדולה בתחום הביולוגי.

מחקר זה תכנן התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדית לייצור המוני של ספרואידים תאיים. המכשיר האקוסטי כלל תא מרובע עם שני מתמרי PZT המחוברים למישור X ולמישור Y על פני השטח החיצוניים של התא ומתמר PZT אחד בתחתית התא (איור 1A,B). שלושה ערוצי פלט משני מחוללי פונקציות חוברו לשלושה מגברי כוח כדי ליצור שלושה אותות סינוסואידים עצמאיים להפעלת מתמרי PZT (איור 1C).
תדרי התהודה האופטימליים ששימשו להפעלת שלושת מתמרי PZT המחוברים למישורי X/Y/...

ספרואידים של תאים נחשבו למודל פוטנציאלי אחד בתחום היישומים הביולוגיים. מאמר זה מתאר פרוטוקולים לייצור מדרגי של ספרואידים של תאים באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת-ממדית, המספק שיטה יעילה לייצור חזק ומהיר של ספרואידים אחידים של תאים.

Cell spheroids are promising three-dimensional (3D) models that have gained wide applications in many biological fields. This protocol presents a method ...

מודלים תלת-ממדיים של תרביות חוץ גופיות, כמו ספרואידים של תאים, נמצאים בשימוש נרחב בתחומי הנדסת רקמות, מידול מחלות וסינון תרופות. המחקר שלנו מתמקד בפיתוח והשקעה לפי שיטה הנדסית לייצור ספרואידים או מודלים אחרים של תרביות מבחנה תלת-ממדיות באיכות גבוהה למחקרים ביולוגיים מגוונים. בפרוטוקול הנוכחי, הספרואידים גדלו בתוך פיגום GelMA ונשלפים בשכיבה הסופית, ממיסים את הפיגום וגורמים לפרוצדורות נוספות.ננסה להרכיב אקוסטית צברי תאים בתווך תרבותי כדי לאפשר להם לגדול בתוך ספרואידים ללא פיגומים. בהשוואה לטכניקות הרכבה מגנטיות, גלים אקוסטיים יכולים להרכיב תאים ישירות באופן ללא תוויות ללא השפעות רעילות פוטנציאליות על התאים. חוץ מזה, הפרוטוקול שלנו מאפשר להרכיב ספרואידים של תאים במערך תלת ממדי, מה שמגדיל משמעותית את התפוקה.

three-dimensional-acoustic-assembly-device-for-mass-manufacturing

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

אנו מתארים שיטה פשוטה, מהירה של הפקת 3D רקמה דמוית spheroids יישום הפוטנציאל שלהם לכמת הבדלים תאים תאים אינטראקציות.

תא פשוט תלוי תרבות Drop פרוטוקול הדור של Spheroids 3D

ספרואידים הם סוג של מודל תרבית תאים תלת-ממדי המשמש לייצוג מדויק יותר של סביבת התא בהשוואה למודלים חד-שכבתיים של תרבית תאים דו-ממדית. בפרוטוקול לדוגמה, נראה מדענים מייצרים ספרואידים מקו תאים של סרטן המעי הגס ומיישמים הדמיה של תאים חיים כדי לעקוב אחר גדילת הספרואידים.

יצירת ספרואידים מקווי תאים: שיטת תרבית תאים תלת ממדית (3D)

כאן, אנו מתארים פרוטוקול מהיר וגמיש ליצירת ספרואידים תלת-ממדיים של תאים באמצעות צבירת תאים. זה מותאם בקלות לסוגי תאים מרובים ומתאים לשימוש במגוון יישומים כולל נדידת תאים, פלישה או מבחני אנויקיס, ולהדמיה וכימות אינטראקציות בין תאים-מטריצות.

שיטת Aggregation Cell יעילה וגמישה עבור הפקת 3D אליפטית

אנחנו מציגים מכשיר מיקרופלואידיסי צנטריפוגלי מנוע שיכול לטפח את התאים הניידים. באמצעות התקן זה, הספרואידים של סוגי תא יחיד או מרובים יכול להיות בקלות מתורבת בתנאי כבידה גבוהה.

פלטפורמת מעבדה-על-CD ליצירת רב-תאיים תלת מימדי

כאן, אנו מתארים את הייצור בקנה מידה גדול של כדוריות סטרומליות/תאי גזע שמקורן בשומן (ASC) באמצעות מערכת פיפטינג אוטומטית כדי לזרוע את תרחיף התא, ובכך להבטיח הומוגניות של גודל וצורת ספרואידים. כדורי ASC אלה יכולים לשמש כאבני בניין לגישות הדפסה ביולוגית תלת-ממדית.

ייצור אוטומטי בקנה מידה גדול של כדורי תאי גזע שמקורם בשומן להדפסה ביולוגית תלת-ממדית

פרוטוקול זה מפרט שיטה לייצור של שלושה סוגים שונים של כדוריות באופן שהופך אותם מתאימים להקרנה וניתוח תוכן גבוה בקנה מידה גדול. בנוסף, מוצגות דוגמאות המראים כיצד ניתן לנתח אותם ברמות של כדורי ותאים בודדים.

שיטה איתנה לייצור בקנה מידה גדול של כדורים ליישומי סינון וניתוח בעלי תוכן גבוה

הפרוטוקול הנוכחי מתאר טכניקה לייצור ספרואידים רקמתיים בקנה מידה גדול וחסכוניים באמצעות מכשיר דמוי בול מודפס בתלת-ממד.

יצירת כדורי רקמות באמצעות מכשיר דמוי בול מודפס בתלת מימד

במאמר זה, אנו מתארים שיטות שונות ליצירת ספרואידים רב-תאיים לביצוע מעקב אחר מיקרוסקופ תאים חיים מרובי פרמטרים. באמצעות מיקרוסקופ הדמיה פלואורסצנטי לכל החיים (FLIM), אוטופלואורסצנטיות תאית, צבעי צביעה וננו-חלקיקים, מודגמת הגישה לניתוח מטבוליזם של תאים, היפוקסיה ומוות תאי בסרטן תלת-ממדי חי (3D) ובספרואידים שמקורם בתאי גזע.

ייצור ומיקרוסקופ הדמיה לכל החיים של תאים חיים מרובי פרמטרים (FLIM) של ספרואידים רב-תאיים

מחקר זה מציג מתודולוגיה חסכונית ויעילה ליצירת מבני תאים תלת מימדיים באמצעות מערכת מבוססת חותמת ליצירת מיקרו-בארות בתבניות אגרוז. המערכת מקדמת היווצרות של ספרואידים/אורגנואידים אחידים, ובכך משפרת את האינטראקציות בין התאים. גישה זו מפחיתה את השונות הניסויית ותומכת ביישומים בבדיקות תרופות והנדסת רקמות.

יצירת ספרואידים/אורגנואידים תלת מימדיים מתרביות תאים דו-ממדיות באמצעות מכשיר חותמת חדשני

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מתכתי מוליך מתואר. הגישה שלנו מספק אפיקים חדשים אלקטרוניים מודפסים בודה, אופטו, והתקנים ביו פריסות יוצא דופן בבית microscale.

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מוליך

למד לייצר ספרואידים סלולריים אחידים ללא שימוש בסקפולד באמצעות התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי. שיטה זו מגבירה משמעותית את התפוקה ומאפשרת מחקר ביולוגי מתקדם במודלים תלת ממדיים.

התקן הרכבה אקוסטית תלת מימדי לייצור המוני של ספרואידים סלולריים

גלה סרטונים נוספים