Een gepaarde kraal en magneet Array voor Molding Microwells met variabele concaaf geometrieën

Samenvatting

Dit manuscript introduceert een robuuste methode voor het fabriceren van holle microwells zonder de behoefte aan complexe hoge kosten voorzieningen. Met behulp van magnetische kracht, stalen kralen en een matrix via holes, werden verschillende honderd microwells gevormd in een 3 x 3 cm Polydimethylsiloxaan (PDMS) substraat.

Samenvatting

De cultuur van een sferoïde is een nuttig hulpmiddel voor het begrijpen van cellulaire gedrag dat daarin een in vivo-als driedimensionale omgeving. Verschillende sferoïde productiemethoden stengelgroenten, zoals niet-klevende oppervlakken, spinner kolven, hangende druppels en microwells zijn gebruikt in studies van cel-naar-cel interactie, immuun-activering, drug screening, celdifferentiatie, en organoid generatie. Tussen deze methoden, hebben microwells met een driedimensionale concaaf geometrie de aandacht van wetenschappers en ingenieurs, gezien hun voordelen van uniform en middelgrote sferoïde generatie en het gemak waarmee de reacties van individuele spheroïden kunnen opgedaan gecontroleerd. Hoewel kosteneffectieve methoden zoals het gebruik van flexibele membranen en ijs lithografie zijn voorgesteld, ontstaan deze technieken ernstige nadelen zoals moeilijkheden bij de controle van de grootte van het patroon, verwezenlijking van hoge hoogte-breedteverhoudingen en productie van grotere gebieden van microwells. Om deze problemen, stellen wij voor een robuuste methode voor het fabriceren van holle microwells zonder de behoefte aan complexe hoge kosten voorzieningen. Deze methode maakt gebruik van een 30 x 30 via holes matrix, verschillende honderd micrometer-volgorde staal kralen en magnetische kracht te fabriceren 900 microwells in een 3 x 3 cm Polydimethylsiloxaan (PDMS) substraat. Om aan te tonen van de toepasbaarheid van onze methode aan biologische toepassingen van de cel, we obesitas stamcellen gekweekt voor 3 dagen en met succes geproduceerd spheroïden met behulp van onze microwell platform. Daarnaast hebben we uitgevoerd een simulatie van de magnetostatic om te onderzoeken van het mechanisme, waarbij magnetische kracht werd gebruikt voor de overlapping van de stalen kralen in de via-holes. Wij zijn van mening dat de voorgestelde microwell fabricage methode kan worden toegepast op vele sferoïde gebaseerde cellulaire studies zoals drug screening, weefselregeneratie, differentiatie van stamcellen en kanker uitzaaiingen.

Inleiding

Cellen uitgegroeid tot een sferoïde vorm lijken meer op echte weefsel in het lichaam dan een twee-dimensionale vlakke cultuur¹. Gezien dit voordeel, heeft het gebruik van spheroïden aangenomen ter verbetering van de studie van cel naar cel interactie^2,3, immuun-activering⁴, drug screening van⁵en⁶van de differentiatie. Spheroïden integratie van meerdere celtypen zijn bovendien onlangs toegepast op organoids (in de buurt van de fysiologische driedimensionale (3D) weefsel), die zeer nuttig zijn voor de studie van de me....

Protocol

1. bereiding van via holes matrix aluminium plaat en de magneet matrix

1. Bereiden van twee 50 mm x 50 mm (of groter) aluminium platen. De dikte van elke plaat was 300 µm, dat is de helft van de diameter van de kraal.
2. Vormen een matrix van 30 x 30 via holes op een van de aluminium platen met behulp van een CNC roterende graveur met een Φ550-µm voor de micro boor met 30 mm/s van duik tarief en 8000 RPM van de spindlesnelheid. De afstand tussen iedere hole (center te centreren) was 1 mm (Figuur 1a en Figuur 2a, ik).
3. Vormen een 30 x 30 serie van Φ750-µm via-holes op de....

Resultaten

Een convexe schimmel en microwell patroon werden met succes gefabriceerd door stap 2.1 tot en met 3.7. (Figuur 4). De commerciële stalen parels werden opgesloten in de matrix van 30 x 30 via holes. De parels werden strak gehouden zonder eventuele leemten tussen de kralen en de bijbehorende via holes (figuur 4a). De vorm van verzonnen concave microwell is concave hemisferische, met een diameter van 600 µm, die is hetzelfde als die.......

Discussie

De grootste uitdaging voor deze productie-methode was de veilige vaststelling van de parels in de array via holes in de aluminiumplaat. Om deze uitdaging op te lossen, werd magnetische kracht in de vorm van een matrix van 30 x 30 magneet gebruikt om op te lossen de kralen veilig, zoals in de figuren 6 en 7. De magnetische fluxdichtheid van de magneet-matrix, die de tegenovergestelde polariteit heeft, is het sterkst in het midden van het oppervlak van elke magneet. Omdat de sterkte van he.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
CNC rotary engraver	Roland DGA	EGX-350
Micro drill bit	HAM Präzision	30-1301 TA	Φ 0.55 en 0.75 mm
Zwavelzuur 98%	Daejung	7683-4100	Voor het reinigen van aluminium plaat. Verdunnen met gedistilleerd water tot een 15% oplossing
Neodymium magneet	Supermagnete	W-01-N	1 x 1 x 1 mm
Lagerkogel	Agami Modeling	SUJ2	Φ 600 μm stalen kraal
Polydimethylsiloxaan (PDMS)	Dowcorning	Sylgard 184
Pluronic F-127	Sigma Aldrich	p2443	Verdunnen met fosfaat gebufferde zoutoplossing tot een 4% (w/v) oplossing
Dulbecco's aangepast arendsmedium (DMEM)	ATCC	30-2002
Dulbecco's fosfaat gebufferde zoutoplossing (D-PBS)	ATCC	30-2200
Foetaal bovien serum	ATCC	30-2020
Adipose-afgeleide mesenchymale stamcellen	ATCC	ATCC PCS-500-011