Method Article

Generowanie uproszczonego trójwymiarowego modelu typu skin-on-a-chip w mikroobrabianej platformie mikroprzepływowej

DOI:

10.3791/62353

⸱

May 17th, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Department of Bioengineering and Aerospace Engineering, Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), 2Group of Optics, Photonics and Biophotonics (GOFB). Center for Biomedical Technology, Universidad Politécnica de Madrid, 3Division of Epithelial Biomedicine, CIEMAT, 4Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón

In This Article

Summary

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

Tutaj prezentujemy protokół do generowania trójwymiarowego, uproszczonego i niezróżnicowanego modelu skóry za pomocą mikroobrabianej platformy mikroprzepływowej. Podejście oparte na przepływie równoległym pozwala na osadzanie na miejscu komory skórnej w celu wysiewu komórek nabłonka na wierzchu, a wszystko to kontrolowane przez pompy strzykawkowe.

Abstract

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

Ta praca przedstawia nową, opłacalną i niezawodną platformę mikroprzepływową z potencjałem do generowania złożonych wielowarstwowych tkanek. Jako dowód słuszności koncepcji, wymodelowano uproszczoną i niezróżnicowaną skórę ludzką zawierającą przedział skórny (zrębowy) i naskórkowy (nabłonkowy). Aby to osiągnąć, opracowano wszechstronne i wytrzymałe urządzenie na bazie winylu podzielone na dwie komory, które przezwycięża niektóre wady obecne w urządzeniach mikroprzepływowych opartych na polidimetylosiloksanach (PDMS) do zastosowań biomedycznych, takich jak stosowanie drogiego i specjalistycznego sprzętu lub absorpcja małych, hydrofobowych cząsteczek i białek. Ponadto opracowano nową metodę opartą na przepływie równoległym, która umożliwia osadzanie in situ zarówno przedziałów skórnych, jak i naskórkowych. Konstrukt skóry składa się z macierzy fibrynowej zawierającej ludzkie fibroblasty pierwotne i monowarstwy unieśmiertelnionych keratynocytów usianych na wierzchu, która jest następnie utrzymywana w dynamicznych warunkach hodowli. Ta nowa platforma mikroprzepływowa otwiera możliwość modelowania chorób skóry u ludzi i ekstrapolacji metody w celu wygenerowania innych złożonych tkanek.

Introduction

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

Ostatnio poczyniono postępy w kierunku rozwoju i produkcji modeli ludzkiej skóry in vitro do analizy toksyczności produktów kosmetycznych i farmaceutycznych1. Naukowcy z branży farmaceutycznej i pielęgnacji skóry wykorzystują zwierzęta, w tym myszy najpowszechniejsze, do testowania swoich produktów2,3,4,5. Jednak testowanie produktów na zwierzętach nie zawsze pozwala przewidzieć reakcję u ludzi, co często prowadzi do niepowodzenia leczenia lub działań niepożądanych u ludzi, a w konsekwencji do strat ekonomicz....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

1. Projektowanie układów scalonych i parametry mikroobróbki

  1. Zaprojektuj warstwy chipów mikroprzepływowych za pomocą oprogramowania do projektowania FreeCAD o otwartym kodzie źródłowym; patrz Tabela 1, aby zapoznać się z wymiarami kanałów. W projekcie uwzględnij cztery otwory o średnicy 2,54 mm, aby użyć niestandardowego alignera do prawidłowej superpozycji warstw.
osób szt.
Długość (μm)Szerokość (μm)
Dolna komora28 400800

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Zaprojektowany chip składa się z dwóch komór fluidycznych oddzielonych membraną PC o wielkości porów 5 μm, która umożliwia wzrost komórki, umożliwiając przejście cząsteczek stymulujących wzrost z dolnej komory. W górnej komorze znajduje się konstrukt tkankowy, w tym przypadku monowarstwa hKC na hydrożelu fibrynowym zawierającym hFB.

Wysokość kanałów jest określana przez liczbę arkuszy samoprzylepnych dodanych do każdego kanału. Dolna komora składa się z 4 warstw (380 μm), a górna z 10 jednostr.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Motywacją do opracowania tej metody była chęć modelowania chorób skóry oraz badania efektów nowych i innowacyjnych terapii na platformie wysokoprzepustowej. Do tej pory laboratorium to wytwarza te dermo-naskórkowe odpowiedniki poprzez odlewanie - ręcznie lub za pomocą technologii biodruku 3D - żelu fibrynowego z fibroblastami do płytki wprowadzającej do hodowli komórkowej i umieszczanie na niej keratynocytów. Gdy keratynocyty osiągną zbieg, kultura 3D jest wystawiana na działanie granicy faz powietrze-ciecz, która induku.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Acknowledgements

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

Serdecznie dziękujemy dr Javierowi Rodríguezowi, dr Maríi Luisie López, Carlosowi Matellánowi i Juanowi Francisco Rodríguezowi za bardzo pomocne sugestie, dyskusje i/lub wstępne dane. Serdecznie dziękujemy również Sergio Férnandezowi, Pedro Herrerosowi i Larze Stolzenburg za wkład w ten projekt. Specjalne podziękowania kierujemy do dr Marty Garcíi za hFB i hKC z oznaczeniem GFP. Na koniec doceniamy doskonałą pomoc techniczną ze strony Guillermo Vizcaíno i Angélicy Corral. Prace te były wspierane przez "Programa de Actividades de I+D entre Grupos de Investigación de la Comunidad de Madrid", Project S2018/BAA-4480, Biopieltec-CM. Prace te były również wspierane przez "P....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AmchafibrynaRottafarmKwas traneksamowy
Antybiotyk/PrzeciwgrzybiczyThermo Scientific HyClone
Chlorek wapniaSigma Aldrich
Płytki hodowlaneFisher
DMEMInvitrogen Life Technologies
Taśma dwustronna vynilATP Systemy klejoweGM 107CC, 12 i mikro; m gruby
Ploter krawędziowyBrotherScanncut CM900
FBSThermo Scientific HyClone
FibrinogenSigma AldrichEkstrahowany z ludzkiego osocza
SzkiełkoThermo Scientific
GFP-Ludzkie fibroblasty skórne-Podstawowe. Prezent od dr Marty Garcí
linia komórkowa H2B-GFP-HaCaTATCCUnieśmiertelnione keratynocyty. Prezent od dr Marty Garcí
zestaw Live/deadInvitrogen
PBSSigma Aldrich
Membrana poliwęglanowaMerk TM5 µ m wielkość porów
PolidimetylosiloksanDow CorningSylgard 184
Chlorek soduSigma Aldrich
StrzykawkiTerumo5 ml
TrombinSigma Aldrich10 NIH/fiolka
Przezroczysty klej winylowyMactacJT 8500 CG-RT, 95 µ m grube
Trypsin/EDTASigma Aldrich
IDEXTeflon, 1/16" Średnica zewnętrzna, 0,020" Id
: rurki

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. McNamee, P., et al. A tiered approach to the use of alternatives to animal testing for the safety assessment of cosmetics: Eye irritation. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 54 (2), 197-209 (2009).
  2. Mathes, S. H., Ruffner, H., Graf-Hausner, U.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Skin On A ChipMicrofluidic PlatformThree Dimensional SkinVinyl MicrofluidicsParallel Flow MethodDermal CompartmentEpidermal CompartmentFibrin MatrixHuman Primary FibroblastsKeratinocyte Monolayer

Related Articles