2015년 9월 29일
미세유체 소자 내에서 기능적 미세조직을 생성하려면 미세장치의 제한된 공간 차원에 전통적인 세포 배양 기술을 적용하여 세포 표현형을 안정화해야 합니다. 콜라겐의 변형은 간세포와 같은 일차 세포를 미세유체 조직 모델로 안정화할 수 있는 초박형 콜라겐 어셈블리의 층별 증착을 가능하게 합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 미세 유체 장치의 세포에 얇은 콜라겐 어셈블리를 증착하는 것입니다. 이것은 먼저 메틸화를 통해 산성화된 천연 콜라겐을 변형하여 순 양전하를 띤 콜라겐 분자를 생성함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 ation을 통해 산성화된 천연 콜라겐을 변형하여 순 음전하를 띤 콜라겐 분자를 생성하는 것입니다.
다음으로, 미세유체 장치는 하룻밤 동안 부착되고 퍼질 수 있는 간세포로 준비되고 파종됩니다. 마지막 단계는 세포를 양전하와 음전하를 띤 콜라겐 용액에 번갈아 노출시켜 세포층 위에 10개의 이중층의 콜라겐을 생성함으로써 콜라겐 어셈블리를 증착하는 것입니다. 궁극적으로, 위상 및 면역형광 현미경 검사와 알부민 및 요소 분석은 세포 극성 및 분비 기능의 발달 및 유지를 보여주는 데 사용됩니다.
이 기술의 주요 장점은 20년 이상 플레이트 배양에 적용된 것과 유사한 기술을 사용하여 마이크로 장치에서 간세포 배양을 가능하게 한다는 것입니다. 복잡한 장치 설계가 필요하지 않으며 증착된 매트릭스는 100나노미터 정도로 매우 얇습니다. 우리는 Capy 세포 배양 기술을 플레이트에서 미세유체 장치로 변환하는 방법에 대해 브레인스토밍하는 동안 이 방법에 대한 아이디어를 처음 떠올렸습니다.
콜라겐 샌드위치 방법은 개방형 상단 현미경 시스템에서 작동하지만 사용된 하이드로겔은 채널 높이가 제한된 폐쇄형 마이크로 장치와 호환되지 않습니다. 천연 산성화 콜라겐 용액 100mg을 얼음, 차갑고 멸균된 물로 1밀리리터당 0.5mg의 농도로 희석하고 얼음 위에 올려 오염을 방지합니다. 다음으로, 일반 수산화나트륨 1방울을 떨어뜨려 콜라겐 용액의 pH를 9에서 10 사이로 조정하고 용액을 실온에서 30분 동안 부드럽게 저어줍니다.
교원질이 침전되는 때, 해결책은 25 분 동안 3000 시간 G 침전된 교원질 해결책을 아래로 돌리는 흐리게 도는 것을 시작할 것입니다. 그 후, 투명한 젤 같은 침전물이 튜브의 바닥에 보여야 하고, 스내트를 흡인하고, 침전된 콜라겐을 0.1 일반 염산으로 메탄올 200밀리리터에 재현탁시키면 메틸화 원심분리기 후 4일 동안 실온에서 교반하면서 메틸화 반응이 일어나도록 하고, 용액을 3000배 G에서 25분 동안 메틸화 콜라겐을 펠릿화하고, 그런 다음 산성화 된 메탄올 수피 네이트를 흡인하고 폐기합니다. 다음으로, 메틸화 콜라겐을 25ml의 멸균 PBS에 용해시키고 60미크론 세포 여과기를 통해 용액을 여과합니다.
하나의 일반 수산화나트륨을 7.3 마이크로 리터 단위로 사용하여 용액의 pH를 7.4에서 20로 조정합니다. 상업용 랫드 콜라겐 ELIZA 키트 또는 하이드록시프롤린 분석 키트를 사용하여 콜라겐 용액의 농도를 평가합니다. 그런 다음 멸균 PBS로 용액을 밀리리터당 3밀리그램으로 희석합니다.
메틸화 콜라겐 용액을 나사 캡이 있는 유리병에 옮겨 소독합니다. 병 바닥에 3ml의 클로로포름을 조심스럽게 겹겹이 쌓고 병이 섭씨 4도에서 밤새 굳어지도록 합니다. 다음 날 아침.
무균적으로, 상단 메틸화 콜라겐 층을 제거합니다. 메틸화 콜라겐을 섭씨 4도에서 보관하고 1개월 이내에 사용하십시오. 천연 산성화된 콜라겐 용액 100mg을 얼음, 차갑고 멸균된 물로 밀리리터 당 0.5mg의 농도로 희석하고 용액을 얼음에 놓아 이전에 보여진 바와 같이 dation을 방지하고 수산화나트륨으로 콜라겐 용액의 pH를 조정하고 실온에서 용액을 약동하여 콜라겐을 침전시킵니다.
다음으로, 40mg의 6 가지 cynic 무수물을 10ml의 아세톤에 용해시킵니다. 이 혼합물을 콜라겐 용액에 0.5ml 단위로 천천히 첨가하면서 용액의 pH를 교반하고 지속적으로 모니터링합니다. pH가 9.0에 가까워짐에 따라 일반 수산화나트륨 1방울 또는 2방울을 첨가하여 pH를 9.0 이상으로 유지하고 실온에서 120분 동안 계속 교반합니다.
6개의 냉소적인 수소화물 해결책의 모두를 추가한 후에, succinate 교원질이 녹는 때 혼합물이 명확하게 되는 것을 관찰하고, 9.0 이상 남아 있다는 것을 지키기 위하여 PH를 정기적으로 검사하는 것을 계속합니다. 숙시네이트 콜라겐이 모두 용해되면 하나의 일반 염산을 20마이크로리터 단위로 사용하여 용액의 pH를 4.0으로 조정합니다. 용액을 관찰하고 숙시네이트 콜라겐이 침전됨에 따라 다시 흐려집니다.
다음으로 용액을 3000배 G에서 25분 동안 원심분리합니다. 숙시네이트 콜라겐을 펠렛화하고 산성화된 스내트를 비반응성 스닉 무수물로 폐기하기 위해, 25밀리리터의 멸균 PBS에서 반복해서 피펫팅하여 숙시네이트 콜라겐을 용해시켜 밀리리터당 약 3밀리그램의 최종 농도를 제공합니다. 그런 다음 60미크론 셀 스트레이너를 통해 용액을 여과한 다음 용액의 pH를 7.3에서 7.4 사이로 조정합니다.
하나의 일반 수산화나트륨을 20마이크로리터 단위로 사용하여 상업용 콜라겐 랫드 ELIZA 키트 또는 하이드록시프롤린 분석 키트를 사용하여 용액의 농도를 평가합니다. 그런 다음 용액을 밀리리터당 3밀리그램으로 희석합니다. 메마른 PBS를 사용하여 이 ated 교원질 해결책을 메틸을 섞은 교원질 해결책과 동일한 방법으로 살균하십시오.
먼저 높이 100미크론, 너비 0.4 - 1.5mm, 세포 성장을 위한 1mm - 10mm 길이의 채널을 가진 세포 배양 챔버가 있는 표준 기술을 사용하여 미세유체 장치를 제작합니다. 플라즈마 클리너를 사용하여 장치의 표면과 유리 슬라이드를 산화시킵니다. 그런 다음 두 가지를 함께 눌러 유대감을 형성합니다.
최소 30분 동안 자외선에 노출시켜 장치를 살균한 후. 챔버를 밀리리터당 15마이크로그램, 피브로넥틴을 멸균 PBS로 채우고 섭씨 37도에서 45분 동안 배양합니다. 다음으로, 함께 제공되는 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 셀이 있는 장치를 확인합니다.
층류 조직 배양 후드에서 장치당 각 용액을 10회 도포할 수 있는 충분한 양의 메틸화 및 산화 콜라겐 용액과 몇 밀리리터의 배지를 준비합니다. 용액을 얼음 위에 보관하십시오. 20 마이크로리터의 메틸화한 그 후에 ated 교원질 해결책으로 장치를 내뿜는 번갈아 가기.
각 응용 프로그램 사이에 1분 동안 기다립니다. 용액당 총 10회 장치를 세척합니다. 콜라겐 층을 성장시키는 동안 세포가 매체없이 인 시간을 최소화하기 위해 신속하게 작업하면 미세 유체 장치의 입구와 출구에서 콜라겐이 천천히 축적되는 것을 관찰 할 수 있습니다.
유체 흐름에 대한 저항이 증가하면 매체로 장치를 한두 번 세척한 다음 계속 레이어링하십시오. 모든 레이어를 적용한 후 새 미디어로 장치를 두 번 헹구고 인큐베이터로 돌아갑니다. 메틸화(methylation)와 이온(ation)은 콜라겐 분자의 전하 특성을 변화시킵니다.
Ation은 양전하를 띤 그룹을 제거하고 음전하를 띤 그룹으로 대체하며, 메틸화는 음전하를 띤 그룹을 제거하여 순 양전하를 띤 분자를 생성하여 세포와 같은 전하를 띤 표면 위에 두 개의 콜라겐 변형체를 층별로 증착할 수 있습니다. 미세유체 장치 내의 피브로넥틴 코팅 유리에 파종된 1차 간세포는 이 층별로 코팅될 수 있습니다. 콜라겐 매트릭스 어셈블리, 세포에 10개의 이중층을 증착하면 약 140나노미터 간세포의 콜라겐 층 두께가 생성되며 층별 상단 콜라겐이 없습니다.
매트릭스는 차별화된 표현형 계약을 잃고 시간이 지남에 따라 미세유체 장치의 표면에서 들어 올려집니다. 대조적으로, 초박형 콜라겐 어셈블리로 덮인 간세포는 14일 동안 차별화된 형태, 90% 이상의 생존력 및 분극을 유지합니다. 세포 생존 형태 및 분극 이외에, 층 기술에 의하여 교원질은 또한 여기에서 나타난 것과 같이 1 차적인 hepatocytes의 기능을 재기하고 안정시킵니다, 이 영상을 본 후에, 당신은 순수한 긍정적이고 음전하를 띤 교원질 해결책을 창조하기 위하여 교원질을 메틸화하고 숙시화하는 방법의 좋은 이해가 있어야 하고 microfluidic 장치에 있는 세포의 위에 얇은 교원질 집합을 창조하기 위하여 층 공술서에서 그(것)들을 이용하는 방법
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이 연구는 미세유체 장치 내 세포에 얇은 콜라겐 조립체를 침착시켜 세포 표현형을 안정화시키는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이 방법은 콜라겐을 수정하여 양전하 및 음전하 분자를 생성한 후, 이를 교체하여 다층 구조를 형성하는 과정을 포함합니다.
Stabilizing primary hepatocyte morphology and function in microfluidic devices remains a critical challenge for liver tissue modeling and drug metabolism studies. This layer-by-layer collagen deposition technique enables long-term culture of microtissues by creating ultrathin, biocompatible matrices that recapitulate key aspects of the native extracellular matrix. By supporting differentiated phenotypes for over 14 days, the method improves predictive confidence in preclinical hepatocyte-based assays, reducing biological variability that can compromise lead identification and safety screening outcomes.
The method fits within the discovery continuum by enabling stable hepatocyte cultures that support early-stage assay development and preclinical validation of liver-targeted therapeutics.