Costruzione di fogli modulare idrogel per micropatterned macro-scala 3D Cellular Architettura

Sommario

Descriviamo la fabbricazione di fogli di idrogel micromodellati utilizzando un processo semplice, che può essere assemblato e manipolato in una forma indipendente. Utilizzando questi fogli modulari di idrogel, è possibile generare un semplice sistema di coltura cellulare 3D su macroscala con un microambiente cellulare controllato.

Abstract

Idrogel possono essere modellati in micro-scala utilizzando tecnologie microfluidica o micropatterning di fornire un vivo like geometria tridimensionale dei tessuti (3D) in. I risultanti costrutti cellulari in 3D basato idrogel-sono stati introdotti come alternativa agli esperimenti sugli animali per studi biologici avanzati, saggi farmacologici e applicazioni trapianto di organi. Sebbene particelle, fibre a base di idrogel-possono essere facilmente realizzati, è difficile da manipolare loro per la ricostruzione del tessuto. In questo video, si descrive un metodo di fabbricazione dei fogli di idrogel alginato micropatterned, insieme al loro assemblaggio per formare un sistema di coltura cellulare 3D macro scala con un microambiente cellulare controllata. Utilizzando una forma di nebbia dell'agente gelificante calcio, fogli sottili idrogel si generino facilmente con uno spessore dell'ordine di 100 - 200 micron, e con microdisegni precise. Le cellule possono essere coltivate con la guida geometrica dei fogli in idrogelcondizioni freestanding. Inoltre, i fogli idrogel possono essere facilmente manipolati utilizzando una micropipetta con una punta fine-cut, e possono essere assemblati in strutture multistrato mediante sovrapposizione utilizzando un polidimetilsilossano modellata (PDMS) frame. Questi fogli idrogel modulari, che possono essere fabbricati con un processo facile, hanno potenziali applicazioni di test in vitro droga e di studi biologici, compresi studi funzionali di micro e macrostruttura e ricostruzione dei tessuti.

Introduzione

Gli idrogel sono particolarmente promettenti biomateriali, e dovrebbero essere importante nella biologia di base, test farmacologici e la medicina. ¹ Biofabrication di costrutti cellulari a base di idrogel-è stato suggerito di ridurre il ricorso alla sperimentazione animale, ^2,3 sostituire tessuti trapiantabili, ⁴ e migliorare saggi cellulari. ^{5,6-contenenti} acqua (idrocarburi) materiali viscoelastici (gel) permettono un gran numero di cellule da incapsulare e mantenuto in una struttura scaffold per controllare il microambiente cellulare 3D. In combinazione con la guida di tecnologie microfluidica o micropatterning, la geom....

Protocollo

1. Preparazione del micropatterned Stampi e idrogel

1. Produrre i modelli micro scala desiderati utilizzando SU-8 photoresist sulla superficie di un wafer di silicio mediante due fasi tecnica fotolitografia ^15,17 standard per colata stampi PDMS. L'esempio illustrato utilizza un modello di rete fegato lobulo-like (Figura 1).
2. Pesare PDMS e una soluzione di catalizzatore con un rapporto di 1: 5 (cioè, 12.5 g di PDMS e 2,5 g di induritore).
3. Mescolare il 15 g della soluzione di fondo, degassare le bolle in una camera a vuoto, e poi diffondere la soluzione mista su una superficie micropatterned della fett....

Risultati

Abbiamo descritto la fabbricazione e la manipolazione di fogli di idrogel freestanding cellulari. Come mostrato in figura 1, abbiamo inventato PDMS micropatterned stampi, e idrogel contenenti cellule è stato caricato sulla superficie idrofila di questi stampi e reticolato utilizzando un umidificatore per generare una nebbia aerosol di agente gelificante. Dopo il rilascio dagli stampi, cellule HepG2 sono state coltivate in autoportante fogli idrogel con vari modelli

Discussione

Questo protocollo fornisce un semplice metodo per fabbricare fogli idrogel modulari, e loro assemblaggio per formare scaffold cellulari 3D.

Per costruire strutture alginato modellata chiare in breve tempo, dobbiamo identificare un processo di reticolazione che può creare strutture sufficientemente rigido per mantenere le microdisegni complessi dallo stampo, così come mantenere la vitalità delle cellule e il metabolismo. Abbiamo sviluppato un processo di cross-linking, compresa una transizion.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Kit elastomero siliconico Sylgard 184	Dow Corning Corporation	000000000001064291
Pluronic F-127	Sigma-Aldrich	P2443	Tensioattivo non ionico in polvere
Acido alginico sale sodico, bassa viscosità	Alfa Aesar	B25266
Cloruro di calcio diidrato	Sigma-Aldrich	C7902
Umidificatore ad ultrasuoni	MediHeim	MH-2800	Attrezzatura modificata, Velocità massima spruzzata: 250 ml/ora
Filtro a rete in nylon idrofilico, 180 μ m	EMD Millipore	NY8H04700
Stampo			Stampo personalizzato per la fabbricazione di un modello di telaio PDMS

in policarbonato