Name: 기계 다이나믹 셀 문화 Microfabricated 플랫폼 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-26T17:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 21 s
Description: 배우세요 다층 샌드위치 몰딩 기법을 이용한 수직 마이크로 포스트 어레이 제작 방법으로 2D 및 3D 세포 배양 환경에서 기계적 자극을 적용하는 고효율 동적 배양 플랫폼을 구축하는 기술을 익히세요.

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우리는 YS으로 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구 협의회 및 건강 연구의 캐나다 연구소 (CHRPJ 323533-06), 온타리오 대학원 장학금 프로그램 CM하고, 마이크로 및 나노 엔지니어링 시스템에있는 캐나다 연구 의자로부터 재정 지원을 인정 와 CAS에 Mechanobiology 인치

<ol><li>Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+microfabricated+valves+and+pumps+by+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography.</a> Science. 288, 113-116 (2000).</li>
<li>Schaffer, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Device+for+the+application+of+a+dynamic+biaxially+uniform+and+isotropic+strain+to+a+flexible+cell+culture+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Device for the application of a dynamic biaxially uniform and isotropic strain to a flexible cell culture membrane.</a> J Orthop Res. 12, 709-719 (1994).</li>
<li>Jo, B., Lerberghe, L. V. an, Motsegood, K., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+micro-channel+fabrication+in+polydimethylsiloxane+%28PDMS%29+elastomer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional micro-channel fabrication in polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9, 76-81 (2000).</li>
<li>Moraes, C., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solving+the+shrinkage-induced+PDMS+alignment+registration+issue+in+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Solving the shrinkage-induced PDMS alignment registration issue in multilayer soft lithography.</a> J. Micromech. Microeng. 19, 065015-065015 (2009).</li>
<li>Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+bonding+by+means+of+a+portable%2C+low-cost+corona+system%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system.</a> Lab on a chip. 6, 1548-1549 (2006).</li>
<li>Bongaerts, J., Fourtouni, K., Stokes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft-tribology%3A+Lubrication+in+compliant+PDMS-PDMS+contact%5BTitle%5D)+AND+%22Tribology+International%22%5BJournal%5D)">Soft-tribology: Lubrication in compliant PDMS-PDMS contact.</a> Tribology International. 40, 1531-1542 (2007).</li>
<li>Moraes, C., Chen, J. H., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabricated+arrays+for+high-throughput+screening+of+cellular+response+to+cyclic+substrate+deformation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Microfabricated arrays for high-throughput screening of cellular response to cyclic substrate deformation.</a> Lab on a chip. 10, 227-234 (2010).</li>
<li>Liu, V. A., Bhatia, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+photopatterning+of+hydrogels+containing+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional photopatterning of hydrogels containing living cells.</a> Biomedical Microdevices. 4, 257-266 (2002).</li>
<li>Hahn, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photolithographic+patterning+of+polyethylene+glycol+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Photolithographic patterning of polyethylene glycol hydrogels.</a> Biomaterials. 27, 2519-2524 (2006).</li>
<li>Moraes, C., Wang, G., Sun, Y., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfabricated+platform+for+high-throughput+unconfined+compression+of+micropatterned+biomaterial+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A microfabricated platform for high-throughput unconfined compression of micropatterned biomaterial arrays.</a> Biomaterials. 31, 577-584 (2010).</li>
<li>Wipff, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+covalent+attachment+of+adhesion+molecules+to+silicone+membranes+for+cell+stretching+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The covalent attachment of adhesion molecules to silicone membranes for cell stretching applications.</a> Biomaterials. 30, 1781-1789 (2009).</li>
<li>Moraes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+polyurethane+culture+substrates+into+poly%28dimethylsiloxane%29+microdevices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Integrating polyurethane culture substrates into poly(dimethylsiloxane) microdevices.</a> Biomaterials. 30, 5241-5250 (2009).</li>
<li>Ifkovits, J. L., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+photopolymerizable+and+degradable+biomaterials+for+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+engineering%22%5BJournal%5D)">Review: photopolymerizable and degradable biomaterials for tissue engineering applications.</a> Tissue engineering. 13, 2369-2385 (2007).</li>
</ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

개념 간단한지만, 장치 제조하지 몇 가지 실험적인 기술과 연습을. 특히 2D 세포 배양의 경우, 장치의 여러 레이어의 정렬은 특히 큰 지역 배열을 통해, 도전하실 수 있습니다. 실질적으로 말해서, 우리는 안정적으로 여러 레이어에 인접 기능 사이의 간격에 허용 오차 50 μm의와 장비를 사용하여 100 % 정렬 성공률을 얻을 수 있습니다. 우리는 또한 성공적으로 15 μm의 같은 낮은 허용 오차와 정렬을 보여주지만, 필요한 정렬 시간은 상당히 큰이며 낮은 성공률로 이루어진다. 배열에 photopattern biomaterials 수있는 마스크의 정렬은 마찬가지로 도전이지만, 게시물이 히드로겔 실린더에 비해 매우 큰하도록 설계된 수 있습니다,이 제약은 덜게. 다른 도전이 프로토콜의 설명 자료에 세포 배양을 포함하고 있습니다. 2D 스트레칭 시스템에서 문화 영화 단기 실험 생물 학적 조사를 제한으로 PDMS를 사용하여 기판에 세포 부착 등 상당히 자극 6 시간 이후에 영향을하기 시...

<table><tbody><tr><td>Sylgard 184 PDMS 단량체 및 가교제 키트</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 마스터</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>실란화제: (tridecafluoro-1, 1, 2, 2-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane</td><td>United Chemical Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>폼 패드</td><td></td><td></td><td>공예 용품점, 1-2 mm 두께</td></tr><tr><td>OHP 투명 필름</td><td>Grand Toy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>플렉시글라스 플레이트</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>C-클램프</td><td></td><td></td><td>철물점</td></tr><tr><td>마이크로매니퓰레이터 시스템</td><td>Siskiyou, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>맞춤 제작 진공 마운트</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>비전 시스템, Navitar 12x 줌</td><td>Navitar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>연결 튜브</td><td>VWR international</td><td>Clay Adam Intramedic PE190</td><td></td></tr><tr><td>Blunt 18G 바늘</td><td>Small Parts (www.smallparts.com)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>편심 다이아프램 마이크로펌프</td><td>Schwarzer Precision</td><td>SP 500 EC-LC4.5V DC</td><td></td></tr><tr><td>솔레노이드 밸브</td><td>Pneumadyne</td><td>S10MM-30-12-3</td><td></td></tr><tr><td>솔레노이드 매니폴드</td><td>Pneumadyne</td><td>MSV10-1</td><td></td></tr><tr><td>함수 발생기</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene glycol diacrylate 3.4 kDa</td><td>Laysan Bio Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polyethylene glycol 8 kDa</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Irgacure 2959</td><td>Ciba Specialty Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-vinyl-2-pyrolidinone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>표준 세포 배양 시약</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

기계 다이나믹 셀 문화 microfabricated 플랫폼

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

조직 공학, 약물 발견이나 기본적인 세포 생물학 연구를위한 mechanobiological 자극의 조합을 체외 세포 반응에 체계적으로 조사하는 기능은 동시에 교양 세포에 기계적 자극의 다양한 적용할 수없는 현재의 생물 반응기 기술에 의해 제한됩니다. 이 문제를 해결하기 위해, 우리는 높은 처리량 형식의 기계적 자극의 효과에 대한 화면으로 설계된 microfabricated 플랫폼 시리즈를 개발하였습니다. 이 프로토콜에서는, 우리는 기술을 기반으로, 나아가 이러한 기본 기술이 2 차원과 모두에서 높은 처리량 기계 역동적인 세포 배양을 실시하기 위해 수정할 수있는 방법을 보여줍니다되는 수직 전이 게시물의 마이크로 액추에이터 어레이의 제조 보여줍 세 - 차원 문화 패러다임.

이 프로토콜에서는, 우리는 기술의 기반이되는 수직 전이 게시물의 마이크로 액추에이터 어레이의 제조 방법 및이 기본 기술이 모두 2 차원 입체 문화에 높은 처리량 기계 역동적인 세포 배양을 실시하도록 수정할 수 있습니다을 증명 패러다임.

기계 다이나믹 셀 문화 Microfabricated 플랫폼

조직 공학, 신약 개발 또는 ...을 위해 기계생물학적 자극의 조합에 대한 인비트로(in vitro) 세포 반응을 체계적으로 탐색하는 능력은

본 실험의 전반적인 목표는 2차원 및 3차원 배양 환경의 세포에 기계적 자극을 주기 위한 장치를 미세 가공하는 것입니다. 이는 다층 샌드위치 몰딩 및 적층 기술을 사용하여 수직으로 작동하는 마이크로 포스트 어레이를 제작함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계로, 수직 작동 마이크로 포스트 어레이를 수정하여 배양 필름을 신장시킴으로써, 필름 위에서 배양되는 세포에 정밀하게 제어된 변형(strain)을 가합니다.또는, 세포에 기계적 자극을 주기 위해 마이크로 패턴화된 생체 재료 구조물을 압축하도록 어레이를 수정할 수 있습니다. 3차원 하이드로겔 어레이에서 배양한 결과, 형광 기준 마커의 이미지 분석을 통해 어레이 전체에 걸쳐 다양한 2차원 에코 이축 및 3차원 압축 변형이 동시에 적용됨을 확인할 수 있었습니다. 안녕하세요, 토론토 대학교 기계 및 산업 공학과와 생체 재료 및 의생명 공학 연구소의 Craig Simmons 및 U Sun 교수 연구실 소속 Chris Mariahs입니다.오늘은 세포에 기계적 자극을 주는 데 사용되는 마이크로 장치를 제작하는 절차를 보여드리겠습니다. 저희 연구실에서는 이 절차를 통해 인비트로(in vitro) 배양 환경에서 세포가 다양한 기계적 힘에 어떻게 반응하는지 연구하고 있습니다. 그럼 시작하겠습니다.샌드위치 몰드 제작 과정은 SU-8 마스터 위의 미경화 poly dimethyl siloxane 또는 PDMS 위에 오버헤드 투명 필름을 배치하는 것으로 시작됩니다. 이 샌드위치 구조를 폼 글라스와 금속 스택 사이에 넣고 오븐에서 압축 상태로 경화시킵니다. 마지막으로 스택을 분해하고 투명 필름을 벗겨내면 패턴이 형성된 PDMS 층이 남게 됩니다.이 공정을 시작하려면 PDMS, 모노머 및 가교제를 충분히 혼합하십시오. 표준 10:1 비율로, 경화되지 않은 PDMS 혼합물 3 mL를 미리 제작된 SU-8 마스터 위에 도포하고 진공 챔버에서 폴리머를 탈기하십시오. 그런 다음 폼 패드와 SU-8 마스터를 플렉시글라스 베이스 플레이트 위에 배치하십시오.잉크젯 투명 필름의 매끄러운 면을 경화되지 않은 PDMS 위에 조심스럽게 내려놓으며, 이때 기포가 생기지 않도록 주의하십시오. 그런 다음 투명 필름 위에 Siloized 유리 슬라이드를 배치하고, 그 위에 두 번째 폼 패드와 플렉시글라스 상판을 올립니다. C-클램프를 사용하여 이 샌드위치 구조를 함께 고정하십시오.PDMS 샌드위치를 80 °C 오븐에서

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

우리는 세 차원 세포 배양을위한 다공성 고분자 칩의 microfabrication 두 가지 프로세스를 제시한다. 첫 번째는 용매 증기 용접 공정과 결합 핫 엠보싱입니다. 두 번째는 생산의 중요한 단순화하기 위해 선도적인 이온 트랙 기술과 함께 최근에 개발된 microthermoforming 프로세스를 사용합니다.

입체 세포 배양을위한 칩 크기의 공사장 공중 발판의 Microfabrication

우리는 마이크로 스케일 세포 자극 실험에 자동 세포 배양 및 심문 플랫폼을 개발했습니다. 플랫폼은 양성 세포의 작은 인구를 자극 분자 분석을위한 해물을 복구하는 간단한 다목적 및 정밀한 컨트롤을 제공합니다. 플랫폼은 물론 귀중한 세포 및 / 또는 시약을 사용하는 연구에 적합합니다.

마이크로 스케일 세포 자극 실험을위한 다목적 자동화 플랫폼

여기에서는 최대 28일 동안 미세유체 다기관 칩에서 일차 세포, 조직 모델 및 펀치 생검을 공동 배양하는 프로토콜을 제시합니다. 인간 피부 미세혈관 내피 세포, 간 응집체 및 피부 생검이 공통 매체 순환에서 성공적으로 결합되었습니다.

멀티 장기 칩 - 장기 멀티 조직 공 배양을위한 미세 유체 플랫폼

여기에서는 고효율 단세포 분리 및 장기 클론 배양을 가능하게 하는 새로운 마이크로웰 설계 개념을 활용하는 미세유체 플랫폼으로 단일 세포를 분리 및 배양하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

높은 처리량 단일 세포의 분리 및 문화를위한 미세 유체 플랫폼

이 문서에서는 물리와 화학의 높은 처리량 조작 신호 세포 microenvironments vivo에서 흉내 낸 고을 다중화 인공 세포 MicroEnvironment (MACME) 배열 준비 하 상세한 방법론 단일 셀 프로 파일링 인간 만능 줄기 세포 (hPSCs)를 위한 최적의 휴대폰 환경을 식별 합니다.

멀티플렉스 인공 세포 MicroEnvironment 배열의 제작

우리는 셀과 다중 세포 소기관으로 3D 문화와 실험을 위한 장치를 구성 하는 방법을 설명 합니다. 이 장치는 정의 된 화학 유인 구배가 있는 3D 미세 환경에서 가용성 신호에 대 한 셀룰러 응답을 분석 할 수 있습니다. 유기 체는 약한 시끄러운 입력의 검출에 단일 세포 보다 낫다.

화학 유인 그라데이션에 대 한 다중 세포 반응의 3D 분석

이 문서에서는 연골 세포 압축을 위한 공압 작동 미세 유체 장치를 제조하고 특성화하기 위한 자세한 방법을 제공합니다.

동적 압축으로 연골 세포 자극을 위한 미세 유체 플랫폼

우리는 세포 스페로이드를 재배 할 수있는 모터 구동 원심 미세 유체 장치를 제시합니다. 이 장치를 사용하여, 단일 또는 다중 세포 모형의 스페로이드는 높은 중력 조건 하에서 쉽게 cocultured 될 수 있었습니다.

다세포 3차원 스페로이드 생성을 위한 랩 온 어 CD 플랫폼

이 프로토콜은 개방형 웰 형식과 유체 흐름 기능을 통합하는 재구성 가능한 멤브레인 기반 세포 배양 플랫폼을 설명합니다. 이 플랫폼은 표준 프로토콜과 호환되며 오픈 웰과 미세유체 배양 모드 간의 가역적 전환이 가능하여 엔지니어링 및 생명과학 실험실의 요구 사항을 모두 수용할 수 있습니다.

정적 장벽 조직 모델을 동적 미세생리학 시스템으로 변환

간단한 기법은 일반적인 세​​포 배양 기판에 동적 마스크 프로젝션 리소그래피를위한 디지털 micromirror 장치를 사용하여 microfabricated 신경 문화 시스템의 급속한 생산 설명되어 있습니다. 이러한 문화 시스템은 천연 생물 학적 구조가 더 대표 수 있으며, 설명된 기술은 다양한 어플 리케이션에 맞게 수 있습니다.

동적 마스크 프로젝션 석판술를 사용하여 신경 문화 시스템의 Micropatterned Hydrogels의 제작

배우세요 다층 샌드위치 몰딩 기법을 이용한 수직 마이크로 포스트 어레이 제작 방법으로 2D 및 3D 세포 배양 환경에서 기계적 자극을 적용하는 고효율 동적 배양 플랫폼을 구축하는 기술을 익히세요.

기계 다이나믹 셀 문화 Microfabricated 플랫폼

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