Stampa 3D di microcarrier idrogel in vitro mediante getto alternato di forza viscosa-inerziale

Tiankun Liu; Yongchun Shao; Zitong Wang; Yuqiu Chen; Yuan Pang; Ding Weng; Wei Sun

doi:10.3791/62252

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Articolo metodologico

Stampa 3D di microcarrier idrogel in vitro mediante getto alternato di forza viscosa-inerziale

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DOI:

10.3791/62252

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21 aprile 2021

Tiankun Liu^*¹^,² , Yongchun Shao^*¹^,² , Zitong Wang¹^,² , Yuqiu Chen¹^,² , Yuan Pang¹^,² , Ding Weng¹^,² , Wei Sun¹^,²^,³

¹Biomanufacturing Center, Dept. of Mechanical Engineering, Tsinghua University, ²Biomanufacturing and Rapid Forming Technology Key Laboratory of Beijing, ³Department of Mechanical Engineering, Drexel University

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Qui viene presentata una lieve tecnica di stampa 3D guidata dall'alternanza di forze viscose-inerziali per consentire la costruzione di microcarrier in idrogel. Gli ugelli fatti in casa offrono flessibilità, consentendo una facile sostituzione di diversi materiali e diametri. I microcarrier leganti le cellule con un diametro di 50-500 μm possono essere ottenuti e raccolti per un'ulteriore coltivazione.

Abstract

I microcarrier sono perline con un diametro di 60-250 μm e una grande superficie specifica, che sono comunemente usati come vettori per colture cellulari su larga scala. La tecnologia di coltura del microcarrier è diventata una delle principali tecniche nella ricerca citologica ed è comunemente usata nel campo dell'espansione cellulare su larga scala. I microcarrier hanno anche dimostrato di svolgere un ruolo sempre più importante nella costruzione di ingegneria tissutale in vitro e nello screening clinico dei farmaci. I metodi attuali per la preparazione di microcarrier includono chip microfluidici e stampa a getto d'inchiostro, che spesso si basano su un complesso design del canale di flusso, un'interfaccia bifase incompatibile e una forma a ugello fisso. Questi metodi affrontano le sfide della complessa lavorazione degli ugelli, dei cambiamenti scomodi degli ugelli e delle forze di estrusione eccessive quando applicati a più bioink. In questo studio, è stata applicata una tecnica di stampa 3D, chiamata alternanza viscoso-inerziale a getto di forza, per consentire la costruzione di microcarrier idrogel con un diametro di 100-300 μm. Le cellule sono state successivamente seminate su microcarrier per formare moduli di ingegneria tissutale. Rispetto ai metodi esistenti, questo metodo offre un diametro libero della punta dell'ugello, commutazione flessibile dell'ugello, controllo libero dei parametri di stampa e condizioni di stampa miti per una vasta gamma di materiali bioattivi.

Introduzione

I microcarrier sono perline con un diametro di 60-250 μm e una grande superficie specifica e sono comunemente usati per la coltura su larga scala di ^cellule1,2. La loro superficie esterna fornisce abbondanti siti di crescita per le cellule e l'interno fornisce una struttura di supporto per la proliferazione spaziale. La struttura sferica offre anche praticità nel monitoraggio e nel controllo dei parametri, tra cui pH, _O2 e concentrazione di nutrienti e metaboliti. Se utilizzati in combinazione con bioreattori a serbatoio agitato, i microcarrier possono raggiungere densità cellulari più elevate in un....