Name: Microfluidic genipina Deposizione Tecnica per la cultura estesa di micropatterned vascolari muscolari Thin Films (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 3 s
Description: Impara la deposizione microfluidica di genipina per colture vascolari estese su film sottili muscolari. Questo metodo migliora la vitalità tissutale e consente lo studio della contrattilità vascolare su scale temporali rilevanti per le malattie.

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Ringraziamo il sostegno finanziario dell'American Heart Association Scientist Development Grant, 13SDG14670062 (PWA) e della University of Minnesota Doctoral Dissertation Fellowship (ESH). Riconosciamo anche le risorse di microfabbricazione del Minnesota Nano Center (MNC) e le risorse di elaborazione delle immagini degli University Imaging Centers (UIC), entrambi dell'Università del Minnesota. Parte di questo lavoro è stato svolto presso la Characterization Facility dell'Università del Minnesota, che riceve un supporto parziale dalla NSF attraverso il programma MRS.

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<li>Agarwal, A., Goss, J. A., Cho, A., McCain, M. L., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+heart+on+a+chip+for+higher+throughput+pharmacological+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Lab.+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic heart on a chip for higher throughput pharmacological studies.</a> Lab. Chip. 13, 3599-3608 (2013).</li>
<li>Huh, D., Torisawa, Y. S., Hamilton, G. A., Kim, H. J., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microengineered+physiological+biomimicry%3A+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Lab.+Chip%22%5BJournal%5D)">Microengineered physiological biomimicry: organs-on-chips.</a> Lab. Chip. 12, 2156-2164 (2012).</li>
<li>Meer, A. D., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organs-on-chips%3A+breaking+the+in+vitro+impasse%5BTitle%5D)+AND+%22Integr.+Biol.+%28Camb%29%22%5BJournal%5D)">Organs-on-chips: breaking the in vitro impasse.</a> Integr. Biol. (Camb). 4, 461-470 (2012).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Qui, vi presentiamo un protocollo che si basa sulla tecnologia vMTF precedentemente sviluppato, consentendo tempi prolungati esperimento più tipico dei percorsi croniche malattie vascolari 1,23,24. Per realizzare ciò, si micropattern genipina, che è stato precedentemente dimostrato di fornire funzionalizzazione a lungo termine di substrati PDMS 11, utilizzando una tecnica di deposizione microfluidi cedere lamelle arteriosa progettato con migliorata viabilità tessuto vascolare per esperimenti contra...

Malattie vascolari, come il vasospasmo cerebrale 1,2, ipertensione 3, 4 e aterosclerosi, si sviluppano lentamente, sono tipicamente di natura cronica, e coinvolgere disfunzionale forza-generazione da parte delle cellule muscolari lisce vascolari (VSMC). Il nostro obiettivo è di studiare queste disfunzioni vascolari lenta progressione che utilizzano metodi in vitro con un controllo più preciso delle condizioni sperimentali rispetto ai modelli in vivo. Film Abbiamo già sviluppato vascolari muscolari sottili (vMTFs) per la misurazione della contrattilità funzionale in vitro progettati tessuti cardiovascolari 5, ma questo metodo è stata limitata a relativamente studi a breve termine. Qui vi presentiamo una tecnica modifica substrato che espande la nostra precedente tecnica vMTF per misure a lungo termine. Mentre l&#39;endotelio è fondamentale anche in funzione vascolare generale, lamelle arteriosa progettato fornire un sistema modello utile per valutare i cambiamenti in vascolarecontrattilità durante la progressione della malattia. Per progettare un modello di tessuto malattia vascolare funzionale, sia la struttura e la funzione della lamella arteriosa, l&#39;unità contrattile base del recipiente, deve essere riassunta con alta fedeltà. Arteriosa lamelle sono concentrici, fogli circonferenzialmente allineati di VSMC contrattili separati da fogli di elastina 6. Stampa microcontact di matrice extracellulare (ECM) proteine ​​su polidimetilsilossano (PDMS) substrati è stata precedentemente utilizzata per fornire spunti di orientamento per l&#39;organizzazione dei tessuti di imitare allineato tessuto cardiovascolare 5,7-10. Tuttavia, i tessuti modellati utilizzando la stampa microcontact può perdere integrità dopo 3-4 giorni di cultura, limitando la loro applicabilità in studi cronici. Questo protocollo fornisce una soluzione a questo problema, sostituendo tecniche di stampa microcontact precedenti con una nuova tecnica di deposizione microfluidica. Modificati PDMS substrati con genipina e f Genchi et al.ound prolungata sopravvivenza dei miociti fino a un mese di cultura 11. Qui, usiamo un approccio simile per estendere la cultura delle cellule muscolari lisce vascolari modellate su PDMS. Genipina, un derivato idrolitica naturale della frutta gardenia, è un candidato desiderabile per la modifica del substrato a causa della sua tossicità relativamente bassa rispetto ad agenti reticolanti simili e il suo uso crescente come biomateriale nel campo della riparazione tissutale 12,13 e ECM modifica 14, 15. In questo protocollo, la fibronectina è utilizzata come spunto di orientamento delle cellule, come in metodi di stampa microcontact precedenti; tuttavia, genipina viene depositata su PDMS substrati prima della fibronectina patterning. Così, come le cellule si degradano la matrice fantasia, ECM di nuova sintesi di VSMC collegati può legarsi al substrato PDMS genipina rivestite. Questo protocollo utilizza un dispositivo di somministrazione microfluidica per due fasi genipina e ECM deposizione. Il design della microfluidica imita dispositivo microcomodelli di stampa ntact utilizzati per lamelle arteriosa progettato in studi precedenti 16. Quindi, ci aspettiamo che questo protocollo di cedere imita lamelle arteriosa che ricapitolano successo altamente allineato per struttura vivo e la funzione contrattile del lamelle arteriosa. Si valutano anche contrattilità tessuto per confermare che genipina è un composto modifica substrato adatto a lungo termine in vitro modelli di malattia vascolare.

<table><tbody><tr><td>Rack per la colorazione dei vetrini coprioggetto</td><td>Microscopia elettronica Sciences</td><td><a href="http://www.emsdiasum.com/">www.emsdiasum.com/</a></td><td>72239-04</td></tr><tr><td>Vetro di copertura del microscopio - 25 mm</td><td>Fisher Scientific, Inc.</td><td><a href="http://www.fishersci.com/">www.fishersci.com</a></td><td>12-545-102</td></tr><tr><td>Poli(N-iso-propilacrilammide) (PIPAAm)</td><td>Polysciences, Inc.</td><td><a href="http://www.polysciences.com/">www.polysciences.com/</a></td><td>#21458</td></tr><tr><td>1-butanolo</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/">www.sigmaaldrich.com</a></td><td>360465</td></tr><tr><td>Spincoater</td><td>Specialty Coating Systems, Inc.</td><td><a href="http://www.scscoatings.com/">www.scscoatings.com</a></td><td></td></tr><tr><td>Polidimetilsilossano (PDMS)</td><td>Ellsworth Adhesives (Dow Corning)</td><td><a href="http://www.ellsworth.com/">www.ellsworth.com</a></td><td>184 KIT SIL ELAST 0.5KG</td></tr><tr><td>Microsfere fluorescenti</td><td>Polysciences, Inc.</td><td><a href="http://www.polysciences.com/">www.polysciences.com/</a></td><td>17151</td></tr><tr><td>Wafer di silicio</td><td>Wafer World, Inc.</td><td><a href="http://www.waferworld.com/">www.waferworld.com</a></td><td>2398</td></tr><tr><td>Photoresist&nbsp;</td><td>MicroChem Corp.</td><td><a href="http://www.microchem.com/">www.microchem.com</a></td><td></td></tr><tr><td>Allineatore maschera a contatto</td><td>Suss MicroTec</td><td><a href="http://www.suss.com/">www.suss.com</a></td><td></td></tr><tr><td>Sviluppatore</td><td>MicroChem Corp.</td><td><a href="http://www.microchem.com/">www.microchem.com</a></td><td></td></tr><tr><td>Tridecafluro-triclorosilano</td><td>UCT Specialties, Inc.</td><td><a href="http://www.unitedchem.com/">www.unitedchem.com</a></td><td>T2492</td></tr><tr><td>Punzone chirurgico per biopsia</td><td>Integra LifeSciences Corp.</td><td><a href="http://www.miltex.com/">www.miltex.com</a></td><td>33-31AA-P/25</td></tr><tr><td>Genipin</td><td>Cayman Chemical</td><td><a href="http://www.caymanchem.com/">www.caymanchem.com</a></td><td>10010622</td></tr><tr><td>1X soluzione salina tamponata con fosfato</td><td>Mediatech, Inc.</td><td><a href="http://www.cellgro.com/">www.cellgro.com</a></td><td>21-031-CV</td></tr><tr><td>Fibronectina</td><td>Corning, Inc.</td><td><a href="http://www.corning.com/">www.corning.com</a></td><td>356008</td></tr><tr><td>Penicillina/streptomicina</td><td>Life Technologies, Inc.</td><td><a href="http://www.lifetechnologies.com/">www.lifetechnologies.com</a></td><td>15140-122</td></tr><tr><td>Cellule muscolari lisce dell'arteria ombillale</td><td>Lonza</td><td><a href="http://www.lonza.com/">www.lonza.com</a></td><td>CC-2579</td></tr><tr><td>Componenti della soluzione di Tyrode</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/">www.sigmaaldrich.com</a></td><td>vari</td></tr><tr><td>Stereomicroscopio</td><td>Zeiss</td><td><a href="http://www.zeiss.com/">www.zeiss.com</a></td><td>4350020000000000</td></tr><tr><td>Piattaforma a temperatura controllata</td><td>Warner Instruments</td><td><a href="http://www.warneronline.com/">www.warneronline.com</a></td><td>641659; 640352; 641922</td></tr><tr><td>Endotelina-1</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/">www.sigmaaldrich.com</a></td><td>E7764-50UG</td></tr><tr><td>HA-1077</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/">www.sigmaaldrich.com</a></td><td>H139-10MG</td></tr></tbody></table>

microfluidic genipina deposizione tecnica per la cultura estesa di micropatterned vascolari muscolari thin films

Microfluidic Genipin Deposition Technique for Extended Culture of Micropatterned Vascular Muscular Thin Films

La natura cronica della progressione della malattia vascolare richiede lo sviluppo di tecniche sperimentali che simulano comportamenti vascolari fisiologici e patologici su scale temporali rilevanti per la malattia. In precedenza, la stampa a microcontatto è stata utilizzata per fabbricare imitazioni arteriose funzionali bidimensionali attraverso la modellazione di proteine della matrice extracellulare come segnali di guida per l'organizzazione dei tessuti. I film sottili muscolari vascolari hanno utilizzato questi imitatori per valutare la contrattilità funzionale. Tuttavia, la tecnica di fabbricazione della stampa a microcontatto utilizzata incorpora tipicamente substrati PDMS idrofobici. Quando il tessuto gira la matrice extracellulare sottostante, le nuove proteine devono subire un cambiamento conformazionale o una denaturazione al fine di esporre i residui di amminoacidi idrofobici alle superfici idrofobiche del PDMS per l'attaccamento, con conseguente alterazione della bioattività delle proteine della matrice, delaminazione e morte dei tessuti.
Qui, presentiamo una tecnica di deposizione microfluidica per la modellazione del composto reticolante genipina. La genipina funge da intermediario tra i tessuti modellati e i substrati PDMS, consentendo alle cellule di depositare la proteina della matrice extracellulare appena sintetizzata su una superficie più idrofila e di rimanere attaccate ai substrati PDMS. Abbiamo anche dimostrato che le proteine della matrice extracellulare possono essere modellate direttamente sulla genipina depositata, consentendo la dettatura della struttura del tessuto ingegnerizzato. I tessuti fabbricati con questa tecnica mostrano un'elevata fedeltà sia nell'allineamento strutturale che nella funzione contrattile del tessuto muscolare liscio vascolare in un modello a film sottile muscolare vascolare. Questa tecnica può essere estesa utilizzando altri tipi di cellule e fornisce il quadro per lo studio futuro della funzionalità cronica a livello di tessuto e organo.

L&#39;obiettivo principale di questo lavoro è stato quello di estendere la validità di VSMCs micropatterned su PDMS idrofobiche substrati. Ciò è stato realizzato incorporando un sistema di consegna microfluidico depositare genipina modellata e fibronectina su PDMS (Figura 1). Deposizione di proteine ​​ECM utilizzando l&#39;invio microfluidica prodotto alto trasferimento fedeltà del modello di canale con PDMS nude tra le linee di genipina e fibronectina (Figura 1D). Le cellule attaccate ...

Presentiamo un metodo per la deposizione microfluidica di genipina e fibronectina modellate su substrati PDMS, consentendo una maggiore vitalità di tessuti densi di cellule muscolari lisce vascolari. Questo metodo di fabbricazione dei tessuti è combinato con la precedente tecnologia a film sottile muscolare vascolare per misurare la contrattilità vascolare nel corso del tempo rilevante per la malattia.

Microfluidic genipina Deposizione Tecnica per la cultura estesa di micropatterned vascolari muscolari Thin Films

The chronic nature of vascular disease progression requires the development of experimental techniques that simulate physiologic and pathologic vascular ...

L'obiettivo generale di questa procedura è sviluppare un modello in vitro della funzione contrattile del muscolo liscio che possa essere utilizzato per studiare i meccanismi dei disordini vascolari, come le vasospasmi cerebrali, su scale temporali rilevanti per la patologia. Questo risultato viene ottenuto mediante film sottili muscolari vascolari a lungo termine, preparando innanzitutto substrati di elastomero mediante rivestimento a centrifuga seriale di coprioggetti con una striscia di piam seguita da PDMS. Il secondo passaggio consiste nell'utilizzare un dispositivo di deposizione microfluidico per depositare in serie genina e fibronectina sulla superficie.Al fine di fornire indicazioni per l'auto-organizzazione dei tessuti su film sottili vascolari e muscolari, l'ultimo passaggio consiste nell'eseguire un saggio di contrattilità inducendo la contrazione e il rilascio dei film sottili vascolari e muscolari, mentre si acquisiscono immagini del campione. In definitiva, questo approccio consente di ottenere tessuti che mantengono fedeltà strutturale e contrattilità funzionale fino a due settimane in coltura. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, c

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Bioingegneria

In questo protocollo, dimostriamo la realizzazione di una serie di messaggi microattuatore verticalmente sfollati su cui si basa la tecnologia, e come questa tecnologia di base può essere modificato per condurre high-throughput di coltura cellulare meccanicamente dinamica sia la cultura bidimensionale e tridimensionale paradigmi.

Piattaforme microfabbricazione per coltura cellulare meccanicamente dinamica

Semplici tecniche sono descritte per la produzione rapida di microfabbricazione sistemi di coltura neurali utilizzando un dispositivo digitale micromirror per litografia dinamica proiezione maschera su substrati regolari colture cellulari. Questi sistemi di coltura possono essere più rappresentativo dell'architettura naturale biologico, e le tecniche descritte potrebbe essere adattato per numerose applicazioni.

Fabbricazione di idrogel Micropatterned per i sistemi Cultura neurali utilizzando Dynamic Fotolitografia proiezione Mask

Un metodo per la cultura un monostrato di cellule endoteliali durante l'intera superficie interna 3D di un dispositivo a microfluidi con microvascolare canali di dimensioni (&lt;30 micron) è descritta.

Microfluidica Endothelialized per lo studio delle interazioni microvascolari nelle patologie ematologiche

Una piattaforma microcanali-on-a-chip è stato sviluppato dalla combinazione di tecnica fotolitografica reflowable photoresist, litografia soft, e microfluidica. La piattaforma microcanali endothelialized imita il tridimensionale (3D) geometria in vivo microvasi, corre sotto flusso perfusione continua controllato, permette l'imaging di alta qualità e in tempo reale e può essere applicato per la ricerca microvascolare.

Procedura per lo sviluppo di multi-profondità circolare a sezione trasversale Endothelialized microcanali-on-a-chip

Questo manoscritto presenta un metodo di stampaggio ad iniezione di progettare microvasi che ricapitolano le proprietà fisiologiche di endotelio. Il processo di microfluidica-based crea reti vascolari brevetto 3D con condizioni tailorable, come il flusso, composizione cellulare, la geometria, e gradienti biochimici. Il processo di fabbricazione ed esempi di possibili applicazioni sono descritte.

Micropatterning e montaggio dei microvasi 3D

Questo protocollo delinea l'implementazione della degradazione dell'idrogel basata su laser guidata da immagini per fabbricare reti microfluidiche biomimetiche di derivazione vascolare incorporate in idrogel di poli(etilenglicole) diacrilato (PEGDA). Questi sistemi microfluidici biomimetici possono essere utili per applicazioni di ingegneria tissutale, generazione di modelli di malattie in vitro e fabbricazione di dispositivi avanzati "on-a-chip".

Immagine-guidate, Fabrication laser a base di reti microfluidici vascolare-derivati

Forniamo un protocollo generalizzato basato su una strategia di multimateriali microfluidici per un letto vascolare di microfibrous, dove un tipo di cellula secondaria potrebbe essere ulteriormente seminato nello spazio interstiziale di questa struttura di microfibrous per generare organoids e tessuti vascolarizzati di ingegneria.

Vascularized microfluidic multimateriali per l'ingegneria dei tessuti e Organoids

Il protocollo descrive come progettare una rete vascolare perfusable in uno sferoide. Microambiente circostante di sferoide è inventato per indurre l'angiogenesi e collegare la sferoide a microcanali in un dispositivo microfluidico. Il metodo consente la perfusione della sferoide, che è una tecnica tanto atteso nelle culture tridimensionale.

Perfusable rete vascolare con un modello di tessuto in un dispositivo microfluidico

Qui, presentiamo un protocollo per generare un modello di pelle tridimensionale semplificato e indifferenziato utilizzando una piattaforma microfluidica microlavorazione. Un approccio a flusso parallelo consente la deposizione in situ di un compartimento dermico per la semina di cellule epiteliali sulla parte superiore, il tutto controllato da pompe a siringa.

Generazione di un modello skin-on-a-chip tridimensionale semplificato in una piattaforma microfluidica microlavorazione

L'obiettivo di questo protocollo è spiegare e dimostrare lo sviluppo di un modello microfluidico tridimensionale (3D) di tessuto cardiaco umano altamente allineato, composto da cardiomiociti derivati da cellule staminali co-coltivati con fibroblasti cardiaci (FF) all'interno di un idrogel biomimetico a base di collagene, per applicazioni nell'ingegneria dei tessuti cardiaci, nello screening dei farmaci e nella modellazione delle malattie.

Sviluppo di tessuto cardiaco umano organizzato in 3D all'interno di una piattaforma microfluidico

Presentiamo un protocollo per la produzione ad alta produttività di canali vascolari con dimensioni flessibili e modelli desiderati su una piastra standard a sei pozzetti utilizzando la tecnologia di bioprinting 3D, denominata vessels-on-a-plate (VOP). Questa piattaforma ha il potenziale per far progredire lo sviluppo di terapie per i disturbi associati all'endotelio compromesso.

Metodo di bioprinting ad alta produttività per la modellazione della permeabilità vascolare in piastre standard a sei pozzetti con flessibilità di dimensioni e modelli

Impara la deposizione microfluidica di genipina per colture vascolari estese su film sottili muscolari. Questo metodo migliora la vitalità tissutale e consente lo studio della contrattilità vascolare su scale temporali rilevanti per le malattie.

Microfluidic genipina Deposizione Tecnica per la cultura estesa di micropatterned vascolari muscolari Thin Films

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