Articolo metodologico

Dispositivo di assemblaggio acustico tridimensionale per la produzione di massa di sferoidi cellulari

DOI:

10.3791/66078

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13 ottobre 2023

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1School of Automation, Hangzhou Dianzi University, 2Key Laboratory of Medical Information and 3D Bioprinting of Zhejiang Province, Hangzhou Dianzi University

In questo articolo

Sommario

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Gli sferoidi cellulari sono stati considerati un potenziale modello nel campo delle applicazioni biologiche. Questo articolo descrive i protocolli per la generazione scalabile di sferoidi cellulari utilizzando un dispositivo di assemblaggio acustico 3D, che fornisce un metodo efficiente per la fabbricazione robusta e rapida di sferoidi cellulari uniformi.

Abstract

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Gli sferoidi cellulari sono promettenti modelli tridimensionali (3D) che hanno ottenuto ampie applicazioni in molti campi biologici. Questo protocollo presenta un metodo per la produzione di sferoidi cellulari di alta qualità e ad alto rendimento utilizzando un dispositivo di assemblaggio acustico 3D attraverso procedure manovrabili. Il dispositivo di assemblaggio acustico è costituito da tre trasduttori di titanato di zirconato di piombo (PZT), ciascuno disposto nel piano X/Y/Z di una camera quadrata in polimetilmetacrilato (PMMA). Questa configurazione consente la generazione di un modello 3D dot-array di nodi acustici levitati (LAN) quando vengono applicati tre segnali. Di conseguenza, le cellule nella soluzione di gelatina metacriloile (GelMA) possono essere guidate verso le LAN, formando aggregati cellulari uniformi in tre dimensioni. La soluzione GelMA viene quindi fotopolimerizzata ai raggi UV e reticolata per fungere da impalcatura che supporta la crescita degli aggregati cellulari. Infine, masse di sferoidi maturi vengono ottenute e recuperate dissolvendo successivamente gli scaffold GelMA in condizioni miti. Il nuovo dispositivo di assemblaggio di celle acustiche 3D proposto consentirà la fabbricazione su larga scala di sferoidi cellulari e persino di organoidi, offrendo un grande potenziale tecnologico nel campo biologico.

Introduzione

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I modelli di coltura 3D in vitro, che forniscono caratteristiche strutturali e morfologiche più simili a quelle in vivo rispetto ai modelli di coltura 2D convenzionali, sono stati riconosciuti come sistemi promettenti in varie applicazioni biomediche come l'ingegneria tissutale, la modellazione delle malattie e lo screening dei farmaci 1,2,3. Come un tipo di modello di coltura 3D, gli sferoidi cellulari si riferiscono tipicamente all'aggregazione cellulare, creando strutture sferoidali 3D caratterizzate da interazioni cellula-cellula ....

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Protocollo

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1. Fabbricazione del dispositivo di assemblaggio acustico 3D

  1. Si inizia preparando quattro fogli di PMMA di 1 mm di spessore attraverso il taglio laser30, quindi si procede ad incollarli tra loro fino a formare una camera quadrata con una larghezza interna di 21 mm e un'altezza di 10 mm.
  2. Successivamente, fissare un altro foglio di PMMA di 1 mm di spessore sul fondo della camera per fungere da supporto per il bioink.
  3. Fissare con cautela tre trasduttori in titanato di zirconato di piombo (PZT) (ciascuno delle dimensioni di 20 mm di lunghezza, 10 mm di larghezza, 0,7 mm di spessore e con una frequenza ....

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Risultati

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Questo studio ha progettato un dispositivo di assemblaggio acustico 3D per la produzione di massa di sferoidi cellulari. Il dispositivo acustico comprendeva una camera quadrata con due trasduttori PZT attaccati al piano X e al piano Y sulla superficie esterna della camera e un trasduttore PZT sul fondo della camera (Figura 1A,B). Tre canali di uscita di due generatori di funzioni sono stati collegati a tre amplificatori di potenza per generare tre segnali sinusoidali indipen.......

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Discussione

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La fabbricazione efficiente e stabile di sferoidi cellulari ad alta produttività utilizzando tecnologie come il dispositivo di assemblaggio acustico 3D è molto promettente per il progresso dell'ingegneria biomedica e dello screening dei farmaci 1,2,3. Questo approccio semplifica la produzione di massa di sferoidi cellulari attraverso procedure semplici.

Tuttavia, ci sono fattori critici da considerare.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Il suo lavoro è stato sostenuto dal National Key Research and Development Program of China (2022YFA1104600) e dalla Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China (LQ23H160011).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
0.22-μ filtrom MerckSLGSM33SSUtilizzato per la sterilizzazione in soluzione GelMA
Piatto di coltura cellulare da 35 mmCorning430165Utilizzato per la coltura di cellule
Microscopio confocaleNikonA1RHD25Osservazione cellulare fluorescente
Colorante DiOBeyotimeC1038Colorante utilizzato per colorare le cellule
DMEMGibco12430054Terreni di coltura cellulare
FBSGibco10099141CIntegratore di terreni per colture cellulari
Generatore di funzioniRigolDG5352Per la generazione di segnali RF
GelMARegenovononeUtilizzato per preparare il
tampone di lisi bioink GelMAEFLEFL-GM-LS-001Utilizzato per sciogliere gli scaffold GelMA
Microscopio invertitoNikonTi-UOsservazione cellulare
LAPSigma-Aldrich900889Utilizzato come fotoiniziatore
Kit Live-DeadBeyotimeC2015MAnalisi della vitalità cellulare
PBSGibco10010002Utilizzato come tampone
Penicillina-streptomicinaGibco15070063Prevenire la contaminazione della coltura cellulare
Amplificatore di potenzaMinicircuitoLCY-22+Aumentare il ampiezza di tensione dei
trasduttori PZTYantai Xingzhiwen Trading Co., Ltd.PZT-41Unità funzionali per dispositivo di assemblaggio acustico
Pallone per coltura cellulare T25Corning430639Utilizzato per la coltura di cellule
Trypan blue Gibco15250061Conteggio cellulare
Tripsina-EDTA Gibco25200056Enzima di dissociazione cellulare
del segnale RF

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Eiraku, M., et al. Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture. Nature. 472 (7341), 51-56 (2011).
  2. Lancaster, M. A., Knoblich, J. A. Organogenesis in a dish: modeling development and disease using organoid technologies. Science....

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Coltura cellulare 3Dfabbricazione di sferoidiscaffold in GelMAtrasduttori PZTpreparazione del bioinkmicroscopia a fluorescenzaaggregati cellularisferoidi ad alta produttivit

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