Artykuł metodologiczny

Mikrotkanki 3D do iniekcyjnej terapii regeneracyjnej i wysokoprzepustowych badań przesiewowych leków

DOI:

10.3791/55982

⸱

4 października 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Tsinghua University, 2Collaborative Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, 3School of Life Sciences, Tsinghua University

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół opisuje wytwarzanie elastycznych makroporowatych mikrokriożeli 3D poprzez integrację mikrofabrykacji z technologią kriożelacji. Po załadowaniu komórkami generowane są mikrotkanki 3D, które można łatwo wstrzyknąć in vivo w celu ułatwienia terapii regeneracyjnej lub złożyć w matryce do wysokoprzepustowych badań przesiewowych leków in vitro.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aby przekształcić tradycyjną hodowlę komórkową 2D do hodowli komórek 3D, zintegrowaliśmy mikrofabrykację z technologią kriożelowania do produkcji makroporowatych kriożeli w mikroskali (mikrokriogeli), które mogą być ładowane różnymi typami komórek, tworząc mikrotkanki 3D. W niniejszym artykule przedstawiamy protokół wytwarzania wszechstronnych mikrotkanek 3D i ich zastosowania w terapii regeneracyjnej i badaniach przesiewowych leków. Mikrokriożele o kontrolowanej wielkości i kształcie mogą być wytwarzane na chipie matrycowym, który może być zbierany poza chipem jako pojedyncze nośniki komórkowe do iniekcyjnej terapii regeneracyjnej lub dalej montowany na chipie w matryce mikrotkanek 3D w celu wysokoprzepustowych badań przesiewowych leków. Ze względu na wysoką elastyczność tych krioweli w mikroskali, mikrotkanki 3D wykazują dużą zdolność do wstrzykiwania w minimalnie inwazyjnej terapii komórkowej, chroniąc komórki przed mechaniczną siłą ścinającą podczas wstrzykiwania. Zapewnia to zwiększoną przeżywalność komórek i efekt terapeutyczny w modelu niedokrwienia kończyn myszy. Z kolei montaż matryc mikrotkanek 3D w standardowym formacie wielodołkowym 384 ułatwia korzystanie ze wspólnych urządzeń i sprzętu laboratoryjnego, umożliwiając wysokoprzepustowe badania przesiewowe leków na tej wszechstronnej platformie hodowli komórkowych 3D.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tradycyjna hodowla komórkowa na spłaszczonych dwuwymiarowych (2D) powierzchniach, takich jak szalka hodowlana lub płytki wielodołkowe, z trudem może wywołać zachowanie komórek zbliżone do ich rodzimych stanów. Dokładna rekapitulacja natywnych mikrośrodowisk komórkowych, które składają się z różnych typów komórek, macierzy zewnątrzkomórkowych i bioaktywnych czynników rozpuszczalnych w architekturach trójwymiarowych (3D)1,2,3,4, jest niezbędna do konstruowania tkanek biomimikujących in vitro Do zastosowań w inżynierii tkankowej, medyc....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Eksperymenty na zwierzętach przebiegały zgodnie ze ścisłym protokołem zatwierdzonym przez Komisję Etyki Zwierząt w Centrum Analiz Biomedycznych Uniwersytetu Tsinghua. Za zgodą Komisji Etycznej pobrano ludzką tkankę tłuszczową z Oddziału Chirurgii Plastycznej Szpitala Beijing Union za świadomą zgodą pacjentów.

1. Produkcja mikrokriożeli 3D

  1. Projektowanie i produkcja układów mikroszablonowych
    1. Użyj komercyjnego oprogramowania do projektowania tablic o określonych geometriach, takich jak okręgi, elipsy, trójkąty lub koniczyny14, w zależności od późniejszej aplikacji.
      UWAGA:....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Produkcja i charakterystyka mikrokriożeli do tworzenia mikrotkanek 3D.

Zgodnie z tym protokołem, mikrokriożele zostały wytworzone w celu utworzenia mikrotkanek 3D i indywidualnych mikrokriożeli lub układów mikrokriożeli i zostały zastosowane odpowiednio do terapii regeneracyjnej i badań przesiewowych leków (Rysunek 1). Chipy Microstencil array wykonane z PMMA zostały zastosowane jako mikrofor.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Medycyna regeneracyjna i modele in vitro do badań przesiewowych leków to dwa ważne zastosowania w inżynierii tkankowej 5,6,7,8,9. Chociaż te dwie aplikacje mają bardzo różne potrzeby, ich wspólną płaszczyzną jest potrzeba bardziej biomimetycznych warunków hodowli w celu poprawy funkcji komórek19. Tylko dzięki poprawie funkcji k.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była finansowana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (Granty: 81522022, 51461165302). Autorzy pragną podziękować wszystkim członkom laboratorium Du za ogólną pomoc.

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
ŻelatynasigmaG7041Wszystkie inne odczynniki zostały zakupione w firmie Sigma-Aldrich (St. Louis, MO), chyba że wskazano inaczej.
Aldehyd glutarowy J& K902042Stosowany jako środek sieciujący w przygotowaniu materiału.
Szkiełko nakrywkowe szklane (24 x 50 mm)CITOGLASS, Chiny10212450CDo zeskrobywania roztworu prekursora na chipy matrycy mikroszablonów.
Sód  borowodorek, NaBH4Beijing Chemical Works116-8Do wypłukiwania pozostałego aldehydu glutarowego po żelowaniu.
Słoik próżniowyasperts, ChinyVC8130Do przechowywania mikrożeli w próżni.
Płyty z polimetakrylanu metylu (PMMA) Sunjin Electronics Co., Ltd, ChinyZwykłe arkusze PMMA.
System laserowy RayjetRayjet, AustraliaRayjet 50 C30Do grawerowania arkuszy PMMA w celu formowania dołków.
Środek do czyszczenia plazmyMycro Technologies, USAPDC-32GAby PMMA był hifofilny.
LiofilizatorBoyikang, ChinySC21CLDo liofilizacji materiałów.
Roztwór błękitu trypanowego (0,4%)Zhongkekeao, ChinyDA0065Do barwienia mikrożeli.
Chlorowodorek doksorubicynyENERGY CHEMICAL, ChinyA01E0801360010Do badania lekooporności komórek w mikrożelu 2D lub 3D.
Test żywy/martwyDojindo Molecular Technologies (Kumamoto, Japonia)CS01-10Do rozróżniania żywych i martwych komórek.
Miano komórki-BluePromega (Wisconsin, Stany Zjednoczone).G8080Do testowania żywotności ogniw.
Sitko do komórekBD Biosciences, USA352360Do zbierania mikrożeli.
D-LucyferynaSYNCHEM (Niemcy)s039Do sczepiania komórek.
Skaningowy mikroskop elektronowyFEI, USAQuanta 200Do charakteryzowania morfologii mikrożeli.
  Mechaniczna maszyna wytrzymałościowaBose, USA3230Do pomiaru cech mechanicznych.
Programowalna pompa strzykawkowa World Precision Instruments, USAALADINI 1000Do testowania injactabiliy.
Cyfrowy miernik siłyHBO, Yueqing Haibao Instrument Co., Ltd., ChinyH-50 Aby przetestować injactabiliy.
System sterylizacji tlenkiem etylenuAnprolene, Anderson Sterilization, Inc., Haw River, NCAN74iDo sterylizacji mikrożeli gazowym tlenkiem etylenu.
Czytnik mikropłytekUrządzenia molekularne, USAM5Do pomiaru intensywności fluorescencji w mikroukładzie.
Mikroskop konfokalnyNikon, JaponiaA1RsiDo obserwacji rozmieszczenia komórek w 3D.
Ksenogen  System obrazowania Lumina IICaliper Life Sciences, USAIVISDo śledzenia komórek u zwierząt.
Płynna praca stataionMorelowy wzór, amerykańskapipeta SDo wysokiego obciążenia zawiesiny średniej lub komórkowej.

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cukierman, E., Pankov, R., Stevens, D. R., Yamada, K. M. Taking cell-matrix adhesions to the third dimension. Science. 294 (5547), 1708-1712 (2001).
  2. Abbott, A. Cell culture: biology's new dimension. Nature. 424 (6951), 870-872 (2003).
  3. Loessner, D., et al.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Wytwarzanie mikrokriogelitechnologia kriogelacjielatynowe mikrokrio eleno niki z obci eniem kom rkowymmonta na chipieniedokrwienie ko czyny myszytest rezazurynowy

Powiązane artykuły