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Este sistema permite para o simples, personalizada fabricação de célula de agarose semeadura poços que permite que a célula auto-montagem de 3D em forma de anel engenharia de tecidos. Impressão 3D permite melhor resolução e maior flexibilidade no projeto de molde de policarbonato, onde dimensões são restritos pelos tamanhos disponíveis de ferramenta de usinagem. Com uma impressora 3D de alta resolução, paredes tão finas quanto 0,254 mm podem ser impresso, e dimensões da calha são limitadas apenas pela resolução da impressora (15,2 µm resolução para estes estudos). Normalmente, fresas de topo CNC menor que 0,3 mm não estão disponíveis comercialmente, por isso não é possível criar depressões de larguras menores. Micro fresagem pode produzir características menores, embora o equipamento necessário pode ser proibitivamente caro ou inacessível para muitos laboratórios de pesquisa biomédica. Curvatura e dimensões da calha também são limitados pela forma da ponta do topo. Além disso, características tais como angulada ou cônicas paredes não são possíveis, e pequenas características podem quebrar durante o processo de usinagem.
Desenhos CAD podem ser facilmente modificados para produzir moldes 3D-impresso e PDMS negativos de dimensões personalizáveis. A Figura 3 descreve as dimensões do nossos atual 2mm post impresso 3D moldes, comparados com iterações de projeto anterior. O processo é barato; a 2 mm, 5-ring 3D-impresso molde custo USD 44,67 a impressão 3D e cada parte podem ser usados para criar vários negativos PDMS. Até à data, nós criamos mais de 30 negativos PDMS de um único molde 3D-impresso. Cada negativo requer 25 g de PDMS em US $ 0,11 / g (2,75 USD por PDMS negativo). Cada negativo PDMS pode ser limpas com detergente, esterilizada e re-utilizado para até vários anos, dependendo da frequência de uso. Em comparação com o projeto original18, o molde 3D-impresso compact usa consideravelmente menos PDMS e agarose por anel de tecido de 2 mm (Figura 1E).
As células semearam em poços de agarose equilibrada agregados para anéis de tecido forma em menos de dimensões de anel de 24 h. dependem das dimensões dos poços de agarose. Aqui, temos demonstrado que anéis de células de músculo liso rato Self montado podem ser fabricadas em poços com 2, 4 ou mensagens de 12 mm de diâmetro (Figura 4). Enquanto anéis neste estudo foram cultivados apenas por 3 dias, podemos ter anteriormente cultivadas hSMC anéis por até 2 semanas22e hMSC-cartilagem anéis por até 3 semanas13. Como relatado anteriormente, anéis podem funcionar como modelos 3D em vitro de tecidos humanos para avaliação quantitativa do tecido função11 e força mecânica13,22e também podem servir como unidades modulares do edifício para gere o tecido em forma de tubo construções7,13. Condições de cultivo de células e atributos funcionais dos anéis de tecido projetados com estes tipos de células estão resumidos na tabela 1.

Figura 1: projetos de molde policarbonato. Inicialmente, 15-bem moldes foram usinadas em policarbonato (A). Versões posteriores caracterizado um design mais compacto (B), com 5 poços projetados para caber em um molde de policarbonato único e dentro de um poço de uma placa de 6. Aqui, nós modificamos este projeto usar plástico 3D-impresso como uma alternativa mais personalizável para policarbonato usinado (C). Poços de agarose fabricados a partir da inicial de design18 (à esquerda) comparado com o atual projeto compacto (à direita), que requer significativamente menos agarose e não exige a separação manual dos poços é mostrados em (D). Quantidades de PDMS e agarose necessários para cada iteração do projeto são mostradas em (E). Posts de centro são de 2 mm de diâmetro. Molde no(na)é 6 cm x 12 cm, (B) tem um diâmetro de 5cm, e (C) tem um diâmetro de 6 cm. Barra de escala em (D) = 3 cm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: fabricação de anéis de tecido Self montado. Um molde 3D-impresso é usado para converter um negativo PDMS, que é usado para converter os poços de agarose (A). As células são então semeadas diretamente para os poços de agarose, onde eles agregam em menos de 24h para anéis de tecido do formulário (B). Linhas tracejadas em (B) mostram o contorno bem. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: vista transversal de molde impresso 3D CAD desenho. Dimensões para a largura da calha (A), altura de cocho (B), furo de centro (C), diâmetro total (D), lábio exterior (E) e (F) a altura da parede exterior são mostrados. As paredes exteriores (1), a porção superior dos poços (2) e orifício central (3) são afilados (em um ângulo de 5 ° para 1 e 3, 45 ° para o 2), para melhorar a facilidade de remoção negativa de PDMS. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: desenhos CAD com correspondentes negativos PDMS e auto montados anéis SMC com 2 (A), 4 (B) e (C) 12mm post diâmetros. No(na),(1) indica um entalhe para fornecer orientação, (2) indica um furo central para melhorar a perfusão, (3) é um número de arquivo, que imprime diretamente sobre os negativos PDMS, e (4) mostra o exterior da parede, que é afilado para facilitar a remoção de negativo de PDMS. Bares em agarose poços de escala = 1 cm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Tipo de célula | Células semeadas por anel | Diâmetro do anel | Duração de cultura | Análise funcional realizada |
| Rato SMC | 0,5, 1 ou 3 x 106
| 2, 4 ou 12 mm | 3 dias | Estudo atual; N/A |
|
derivado de iPSC SMC 11
| 0,6 x 106
| 2 mm | 17 dias | Teste de contratilidade, ensaio de tracção uniaxial, análise histológica |
|
SMC humana 22
| 0,4 x 106
| 2 mm | 2, 7 ou 14 dias | Ensaio de tracção uniaxial, análise histológica |
|
MSC humana 14
| 0,4 x 106
| 2 mm | 21 dias | Ensaio de tracção uniaxial, análise histológica, fusão de anel e compressão do tubo de teste, diferenciação em tecido cartilaginoso |
Tabela 1: Número de células necessário para a fabricação do anel de diferentes tipos de células.