Name: Mikroprefabrykowane platformy do mechanicznie dynamicznej hodowli komórkowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-12-26T17:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 21 s
Description: Poznaj mikrofabrykację platform do dynamicznej hodowli komórkowej z zastosowaniem mikroaktuatorów pionowych. Ta metoda umożliwia kontrolowane mechaniczne stymulowanie komórek w kulturach 2D i 3D.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Przyznajemy, że otrzymaliśmy wsparcie finansowe z Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada oraz Canadian Institutes of Health Research (CHRPJ 323533-06), z programu Ontario Graduate Scholarship dla CM, a także z programu Canada Research Chairs w zakresie Micro and Nano Engineering Systems dla YS oraz w zakresie Mechanobiology dla CAS.

<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>

Nie zgłoszono konfliktów interesów.

Mimo że koncepcyjnie jest to proste, wytwarzanie urządzeń wymaga pewnych umiejętności eksperymentalnych i praktyki. Szczególnie w przypadku dwuwymiarowej hodowli komórkowej, dopasowanie wielu warstw w urządzeniu może być trudne, zwłaszcza w przypadku matryc o dużej powierzchni. W praktyce możemy niezawodnie osiągnąć 100% skuteczności dopasowania, stosując urządzenia z tolerancją 50 μm w odstępach między sąsiadującymi elementami w wielu warstwach. Pomyślnie zademonstrowaliśmy również dopasowanie przy tolerancjach tak nisk...

<table><tbody><tr><td>Zestaw monomeru i sieciowania PDMS Sylgard 184</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>matryce SU-8</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Odczynnik do silanizacji: (tridekafluoro-1, 1, 2, 2-tetrahydrooktylo)-1-trichlorosilan</td><td>United Chemical Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Podkładki piankowe</td><td></td><td></td><td>Sklepy z artykułami plastycznymi, grubość 1–2 mm</td></tr><tr><td>Przezroczystości do drukarek atramentowych</td><td>Duża zabawka</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Płytki z pleksiglasu</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ścisk C</td><td></td><td></td><td>sklep z narzędziami</td></tr><tr><td>System mikromanipulacyjny</td><td>Siskiyou, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dedykowany uchwyt próżniowy</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>System wizyjny, zoom Navitar 12x</td><td>Navitar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Łączenie rurek</td><td>VWR international</td><td>Clay Adam Intramedic PE190</td><td></td></tr><tr><td>Tępe igły 18G</td><td>Small Parts (www.smallparts.com)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ekscentryczna mikropompa membranowa</td><td>Schwarzer Precision</td><td>SP 500 EC-LC4,5V DC</td><td></td></tr><tr><td>Zawory elektromagnetyczne</td><td>Pneumadyne</td><td>S10MM-30-12-3</td><td></td></tr><tr><td>Kolektor elektrozaworów</td><td>Pneumadyne</td><td>MSV10-1</td><td></td></tr><tr><td>Generator funkcji</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-(trimetoksyisilylo) propylmetakrylan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Diglakrylan glikolu polietylenowego 3,4 kDa</td><td>Laysan Bio Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glikol polietylenowy 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-winylo-2-pirolidynon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standardowe odczynniki do hodowli komórkowych</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mikrofabrykowane platformy do mechanicznie dynamicznej hodowli komórek

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

Możliwość systematycznego badania odpowiedzi komórkowej in vitro na kombinacje bodźców mechanobiologicznych w inżynierii tkankowej, poszukiwaniu nowych leków lub w fundamentalnych badaniach biologii komórki jest ograniczona przez obecne technologie bioreaktorów, które nie pozwalają na jednoczesne przykładanie różnorodnych bodźców mechanicznych do hodowanych komórek. Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy serię mikrofabrykowanych platform zaprojektowanych do przesiewowego badania efektów bodźców mechanicznych w formacie wysokoprzepustowym. W niniejszym protokole demonstrujemy wykonanie macierzy mikroaktuatorów z pionowo przemieszczanymi słupkami, na której oparta jest ta technologia, a następnie pokazujemy, w jaki sposób technologia bazowa ta może zostać zmodyfikowana w celu prowadzenia wysokoprzepustowych dynamicznych mechanicznie hodowli komórkowych w paradygmatach hodowli dwu- i trójwymiarowych.

W niniejszym protokole prezentujemy proces wytwarzania macierzy mikroaktuatorów z pionowo przesuniętymi słupkami, na której opiera się ta technologia, oraz sposób, w jaki technologia bazowa ta może zostać zmodyfikowana w celu prowadzenia wysokoprzepustowych dynamicznych mechanicznie hodweli komórkowych w dwu- i trójwymiarowych paradygmatach hodowli.

Mikrofabrykowane platformy do mechanicznie dynamicznej hodowli komórek

Zdolność do systematycznego badania odpowiedzi komórkowej in vitro na kombinacje bodźców mechanobiologicznych w inżynierii tkankowej, poszukiwaniu nowych leków lub...

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest mikrofabrykacja urządzeń służących do mechanicznej stymulacji komórek w dwu- i trójwymiarowych środowiskach hodowlanych. Jest to realizowane poprzez zastosowanie techniki wielowarstwowego formowania i układania warstw (sandwich molding and stacking), aby wytworzyć macierz pionowo aktywowanych mikrosłupków. W drugim kroku macierz pionowo aktywowanych mikrosłupków jest modyfikowana w celu rozciągania filmu hodowlanego, co pozwala na przykładanie precyzyjnie kontrolowanych odkształceń do komórek hodowanych na tym filmie.Alternatywnie matrycę można zmodyfikować w celu kompresowania mikrowzorowanych konstrukcji z biomateriałów, aby zastosować stymulację mechaniczną do komórek. Hodowla w matrycy trójwymiarowych hydrożeli pozwala na uzyskanie wyników, które na podstawie analizy obrazu fluorescencyjnych markerów referencyjnych wykazują jednoczesne zastosowanie zakresu dwuwymiarowych odkształceń echo-dwuosiowych oraz trójwymiarowych odkształceń kompresyjnych w całej matrycy. Cześć, jestem Chris Mariahs z laboratoriów Craiga Simmonsa i U Suna w Departamencie Inżynierii Mechanicznej i Przemysłowej oraz Instytucie Biomateriałów i Inżynierii Biomedyczn

microfabricated-platforms-for-mechanically-dynamic-cell-culture

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Mikrofabrykowane platformy dla mechanicznie dynamicznej hodowli komórek

Przedstawiamy dwa procesy mikrofabrykacji porowatych polimerowych chipów do trójwymiarowej hodowli komórek. Pierwszy z nich to tłoczenie na gorąco w połączeniu z procesem spawania oparami rozpuszczalnika. Drugi wykorzystuje niedawno opracowany proces mikrotermoformowania w połączeniu z technologią śladów jonowych, co prowadzi do znacznego uproszczenia produkcji.

Mikrofabrykacja rusztowań w skali chipa do trójwymiarowej hodowli komórek

Opracowaliśmy zautomatyzowaną platformę do hodowli komórek i przesłuchań do eksperymentów stymulacji komórek na mikroskalę.  Platforma oferuje prostą, wszechstronną i precyzyjną kontrolę w hodowli i stymulacji małych populacji komórek oraz odzyskiwaniu lizatów do analiz molekularnych.  Platforma doskonale nadaje się do badań, w których wykorzystuje się cenne komórki i/lub odczynniki.

Wszechstronna, zautomatyzowana platforma do eksperymentów ze stymulacją komórek w mikroskali

Tutaj prezentujemy protokół kohodowli komórek pierwotnych, modeli tkanek i biopsji dziurkowania w mikroprzepływowym chipie wielonarządowym przez okres do 28 dni. Ludzkie mikronaczyniowe komórki śródbłonka skóry, agregaty wątroby i biopsje skóry z powodzeniem połączono we wspólnym krążeniu pożywki.

Wielonarządowy chip - platforma mikroprzepływowa do długoterminowej kokultury wielotkankowej

Tutaj prezentujemy protokół izolacji i hodowli pojedynczych komórek za pomocą platformy mikroprzepływowej, który wykorzystuje nową koncepcję projektowania mikrostudzienek, aby umożliwić wysokowydajną izolację pojedynczych komórek i długoterminową hodowlę klonalną.

Platforma mikroprzepływowa do wysokowydajnej izolacji i hodowli pojedynczych komórek

Ten artykuł opisuje szczegółową metodologię przygotowania matrycy Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) do wysokoprzepustowej manipulacji fizycznych i chemicznych sygnałów naśladujących mikrośrodowiska komórkowe in vivo oraz do identyfikacji optymalnego środowiska komórkowego dla ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (hPSC) z profilowaniem pojedynczych komórek.

Wytwarzanie multipleksowanej sztucznej macierzy mikrośrodowiska komórkowego

Opisujemy metodę konstruowania urządzeń do hodowli 3D i eksperymentowania z komórkami i organoidami wielokomórkowymi. Urządzenie to umożliwia analizę odpowiedzi komórkowych na sygnały rozpuszczalne w mikrośrodowiskach 3D ze zdefiniowanymi gradientami chemoatraktantu. Organoidy są lepsze niż pojedyncze komórki w wykrywaniu słabych hałaśliwych sygnałów.

Analiza 3D wielokomórkowych odpowiedzi na gradienty chemoatraktantu

Ten artykuł zawiera szczegółowe metody wytwarzania i charakteryzowania pneumatycznie uruchamiającego urządzenia mikroprzepływowego do kompresji chondrocytów.

Platforma mikroprzepływowa do stymulacji chondrocytów za pomocą dynamicznej kompresji

Prezentujemy napędzane silnikiem odśrodkowe urządzenie mikroprzepływowe, które może hodować sferoidy komórek. Za pomocą tego urządzenia sferoidy jednego lub wielu typów komórek mogą być łatwo hodowane w warunkach wysokiej grawitacji.

Platforma lab-on-a-CD do generowania wielokomórkowych trójwymiarowych sferoid

Ten protokół opisuje rekonfigurowalną platformę hodowli komórkowych opartą na membranie, która integruje format otwartej studni z możliwościami przepływu płynów. Platforma ta jest kompatybilna ze standardowymi protokołami i umożliwia odwracalne przejścia między trybem hodowli w studni otwartej a mikroprzepływowym, dostosowując się do potrzeb zarówno laboratoriów inżynieryjnych, jak i biologicznych.

Przekształcanie statycznych modeli tkanek barierowych w dynamiczne systemy mikrofizjologiczne

Opisano proste techniki szybkiego wytwarzania mikrofabrykowanych systemów kultur neuronalnych z wykorzystaniem cyfrowego urządzenia z mikrolustrami do litografii z dynamiczną projekcją maski na standardowych podłożach do hodowli komórkowej. Systemy hodowlane te mogą lepiej odzwierciedlać naturalną architekturę biologiczną, a opisane techniki można dostosować do licznych zastosowań.

Wytwarzanie mikrowzorowanych hydrożeli dla systemów kultur neuronalnych z wykorzystaniem fotolitografii z dynamiczną projekcją maski

Poznaj mikrofabrykację platform do dynamicznej hodowli komórkowej z zastosowaniem mikroaktuatorów pionowych. Ta metoda umożliwia kontrolowane mechaniczne stymulowanie komórek w kulturach 2D i 3D.

Mikrofabrykowane platformy do mechanicznie dynamicznej hodowli komórek

Przeglądaj więcej filmów