Skalowalna produkcja rozciągliwych, dwukanałowych, mikroprzepływowych układów narządowych

Ogólnym celem tego protokołu jest opisanie wytwarzania urządzeń mikroprzepływowych z chipami narządowymi do rekapitulacji funkcjonalności narządów na poziomie narządów in vitro. Protokół ten opisuje sposób wytwarzania urządzeń z czipami narządowymi, które rekapitulują funkcję narządu na poziomie in vitro. Funkc, urządzenia, takie jak te, są w rzeczywistości wytwarzane przy użyciu drukowanych w 3D form z miękkiej gumy silikonowej.

Ta guma pozwala nam nasycić te urządzenia mechanicznymi wskazówkami, które pozwalają nam rozciągać tkankę tak, jakbyśmy dostali się do płuc lub jelit. Dodajemy również obfitość, która naśladuje przepływ krwi i przepływ innych płynów ustrojowych w układach narządów. Zebrane razem, urządzenia te pozwalają nam odtworzyć i spróbować zrozumieć złożoną fizjologię, która zachodzi in vivo.

Ale zrób to in vitro. Zasadniczo eksperymentujemy na ludziach, ale nie na ludziach. Jest to więc bardzo skuteczny sposób na zniwelowanie różnic między badaniami na zwierzętach, które zawsze są przeprowadzane w fazie przedklinicznego rozwoju terapii, a następnie przed badaniami na ludziach, które nazywa się badaniami klinicznymi, gdzie istnieje znacznie większe ryzyko dla ludzi, dla ich bezpieczeństwa.

Te urządzenia pomagają zniwelować tę przepaść i umożliwiają nam opracowywanie nowych terapii oraz zrozumienie podstaw biologii, które zachodzą w złożonych systemach, takich jak ludzkie. Przygotowanie kanału górnego. Przetrzyj błyszczącą stronę każdego kawałka poliuretanu etanolem i chusteczkami do pomieszczeń czystych.

Umieść błyszczącą stronę poliuretanu na otwartej stronie formy na miejscu formy. Umieść zespoły formy i poliuretanu w przyrządzie, teksturowaną stroną przylegającą do końca przyrządu. Kontynuuj to, aż wszystkie formy zostaną umieszczone w przyrządzie.

Dokręć przyrząd, obracając jego uchwyt za pomocą klucza, aż odstęp między przyrządami osiągnie 25 milimetrów szerokości. Zrób łódkę z folii aluminiowej otaczającej formę na miejscu. Wlej PDMS do studzienki każdej formy, aż będzie pełna.

Po napełnieniu całego przyrządu umieść go w eksykatorze próżniowym. Po godzinie wyjąć z eksykatora. I wstaw do piekarnika o temperaturze 60 stopni Celsjusza na co najmniej cztery godziny.

Zdemontuj przyrząd za pomocą klucza. Usuń paski poliuretanu z każdej formy. I wyrzuć.

Ostrożnie wyjmij części PDMS z ich form i połóż je cechą do góry. Wyrównaj ostrze skrobaka do płytek w wycięciu na końcu. I odetnij każdy koniec, aby zaciąć górne elementy.

Przechowuj gotowe części na kwadratowych szalkach Petriego. Przechowuj części w szafach nadciśnieniowych w temperaturze pokojowej. Przygotowanie kanału dolnego.

Wlej 10,5 grama PDMS do formy. Pistolet pneumatyczny może być używany bardzo delikatnie do przesuwania PDMS nad przestrzenią. Umieść formy w eksykatorze próżniowym.

Po godzinie przenieś formy do piekarnika o temperaturze 60 stopni Celsjusza. Umieść formę na stole w okapie z przepływem laminarnym. Poluzuj PDMS od krawędzi formy.

Chwyć jeden róg i delikatnie oderwij PDMS od powierzchni formy. Po całkowitym wyjęciu odwróć i połóż na powierzchni roboczej tak, aby elementy kanału były skierowane do góry. Wytnij wzdłuż zewnętrznych krawędzi za pomocą przecinarki do płytek.

W przypadku płaskich kleszczy łopatkowych połóż części stroną do góry na taśmie, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia. Usuń część z taśmy pakowej. Przeciągnij luźny koniec części po slajdzie.

Luźny koniec zostanie zalaminowany ze szkłem. Przykryj elementy taśmą klejącą. Przechowuj części w szafach nadciśnieniowych w temperaturze pokojowej.

Przygotowanie membrany PDMS. Sprawdź, czy wafle są wolne od PDMS z tyłu. Umieść każdą płytkę membranową w wyznaczonych szczelinach.

Użyj strzykawki o pojemności jednego ml, aby umieścić 09 ml PDMS na środku każdego układu płytek membranowych. Pozostaw PDMS na co najmniej pięć minut. Pozwól PDMS rozprzestrzenić się po całym słupku płytki membranowej.

Nie przechodź do następnego kroku, dopóki co najmniej 75% tablicy postów nie zostanie pokryte przez PDMS. Taśmę poliwęglanową należy poddać obróbce plazmowej w warunkach opisanych w protokole. Usuń arkusz poliwęglanu z maszyny plazmowej i użyj nożyczek, aby pociąć arkusze poliwęglanu na kwadraty o wymiarach 45 milimetrów na 45 milimetrów.

Połóż poddane plazmie kwadraty poliwęglanu na PDMS, wyśrodkowane na płytce membranowej. Umieść przekładkę PDMS na środku kwadratu z poliwęglanu. Następnie umieść wstępnie przycięty teksturowany poliwęglan.

Włóż tace tak, aby taca trzecia znajdowała się z tyłu, taca druga pośrodku, a taca pierwsza z przodu. Taca pierwsza posiada wycięcie do wyrównania. Otwórz zawór ciśnienia wyjściowego i bardzo powoli otwórz zawór ciśnienia wejściowego.

Dzieje się tak tak, że cztery kilogramy siły są stopniowo przykładane do każdej płytki membranowej, a nie natychmiast, co może spowodować pęknięcie płytek. Ustaw przełącznik AMF w pozycji włączonej, aby rozpocząć cykl utwardzania. Następnie zamknij zawór ciśnienia wejściowego i otwórz zawory ciśnienia wyjściowego, aby uwolnić ciśnienie z cylindrów pneumatycznych.

Wyjmij tace i przynieś je do okapu z przepływem laminarnym. Ostrożnie oderwij teksturowany poliwęglan. Ostrożnie usuń przekładkę PDMS.

Sprawdź membranę PDMS pod kątem obszarów z otworami przelotowymi. Użyj markera, aby obrysować kontur obszaru otworu przelotowego. Zaznacz również wszelkie otwory lub wady na membranach.

Jest to przykład nieoznakowanej i oznaczonej membrany. Za pomocą pęsety do przenoszenia wafli poluzuj wafle z tacy. Usuń każdą membranę z wafla i umieść na szalce Petriego.

Membrana PDMS zostanie odklejona od płytki i zostanie połączona z podłożem z poliwęglanu. Przechowuj części w szafach nadciśnieniowych w temperaturze pokojowej. Najlepszy montaż i przygotowanie.

Używając matowo wykończonej taśmy klejącej, wyczyść membrany PDMS, a także wnętrze szalki Petriego, aby usunąć zanieczyszczenia. Dokładnie przyklej taśmą stronę ozdobną każdego wysokiego górnego kanału, aby usunąć zanieczyszczenia. Umieść wierzchołki na szalce Petriego z membraną PDMS.

Należy pamiętać, że niektóre membrany mogą mieć jedną lub dwie górne części. Główne kanały każdej górnej części powinny mieścić się w zaznaczonym obszarze w membranie. Załaduj szalki Petriego do plazmy.

Plazma traktuje błonę i górę zgodnie z pisemnym protokołem. Po zakończeniu cyklu klejenia wyjmij naczynia i połóż aktywowane górne części na membranie. Wstaw do piekarnika o temperaturze 60 stopni Celsjusza na co najmniej dwie godziny.

Za pomocą skalpela obrysuj obwód klejonej góry, aby oddzielić ją od nośnika z poliwęglanu. Po prześledzeniu części oderwij górną część od poliwęglanu. Membrana PDMS, która przykleiła się do góry, również powinna odkleić się od nośnika.

Za pomocą pęsety usuń membranę z portów, które mają dostęp do dolnego kanału. Nie pozostawiaj żadnych części membrany zakrywających port dostępowy. Dodatkowo usuń wszelkie zanieczyszczenia i kurz za pomocą pęsety.

Montaż chipów. Cechą charakterystyczną do góry, plazmowe zespoły górne z dołem. Pod odwróconym mikroskopem wyrównaj górny zespół z dolną połową.

Wstaw do piekarnika o temperaturze 60 stopni Celsjusza na co najmniej dwie godziny. Wyniki. Przedstawiony tutaj protokół opisuje skalowalne wytwarzanie chipów narządowych PDMS. Urządzenia te umożliwiają hodowlę dwóch odrębnych, obfitych typów tkanek na elastycznej porowatej membranie.

Kanały PDMS są odlewane przy użyciu form drukowanych w 3D, co przyspiesza prototypowanie nowych projektów. Górne kanały są odlewane w formach pod naciskiem na zgodną uszczelkę poliuretanową w celu wytworzenia elementów z formowanymi portami. Podczas gdy elementy dolnego kanału są odlewane w tacach i obsługiwane na podkładzie szkiełka mikroskopowego.

To podejście produkcyjne łączy wieloskalowe wzory części w jednym kroku, co oszczędza czas, poprawia odtwarzalność i identyfikowalność oraz zmniejsza ilość zanieczyszczeń generowanych przez wykrawanie portów i wiele etapów cięcia. Porowate membrany mają kluczowe znaczenie dla funkcji chipa narządu, a podejście do wytwarzania oparte na odlewaniu na wzorzystych płytkach krzemowych skutkuje membranami o stałej grubości i wykończeniu powierzchni. Obsługa za pomocą nośników z poliwęglanu pozwala na produkcję i magazynowanie większych partii.

Zmontowany chip narządu składa się z dwóch kanałów profuzyjnych w optycznie przezroczystej obudowie. W nakładającym się obszarze porowata membrana PDMS umożliwia interakcję tkanka-tkanka metabolitów, białek, środków terapeutycznych, patogenów i komórek w celu podsumowania funkcji chipa narządu, podczas gdy dwa równoległe kanały po obu stronach są wykorzystywane do zapewnienia obciążenia mechanicznego za pomocą cyklicznego uruchamiania próżni. Porowatość błony PDMS biomedycznie wspomaga przepływ metabolitów, czynników wzrostu, a nawet komórek między naczyniami krwionośnymi a miąższem narządu.

Pozorną przepuszczalność błony określono za pomocą stężenia di w kanałach wylotowych z komórkami jelitowymi Caco-2 i bez nich. Warstwy komórek chipa jelitowego zapewniają znacznie zwiększoną barierę przepuszczalności. Chip narządu może być uruchamiany za pomocą równoległych kanałów próżniowych w celu ilościowego i powtarzalnego zastosowania cyklicznego obciążenia odkształcającego do błony, a tym samym do hodowanych tkanek.

Ten cykliczny szczep w połączeniu z obfitością pożywek wspiera różnicowanie komórkowe, aby lepiej naśladować fizjologię narządów in vivo, taką jak tworzenie kosmków w chipie jelitowym. Korzystając z opisanego tutaj protokołu, powinieneś być teraz w stanie wyprodukować rozciągliwy chip narządu PDMS.