Plataforma lab-on-a-CD para geração de esferóides tridimensionais multicelulares

Summary

Apresentamos um dispositivo microfluídico centrífuga movido a motor que pode cultivar esferóides celulares. Usando este dispositivo, esferóides de tipos de células únicas ou múltiplas podem ser facilmente coculturados condições de alta gravidade.

Abstract

Uma cultura tridimensional de células esferóides pode obter resultados mais úteis em experimentos celulares porque pode simular melhor microambientes celulares do corpo vivo do que a cultura celular bidimensional. Neste estudo, fabricamos uma plataforma elétrica de laboratório em um CD (disco compacto), chamada de sistema de cultura esferóide de base microfluídica (CMS), para criar esferóides de células tridimensionais (3D) implementando força centrífuga alta. Este dispositivo pode variar velocidades de rotação para gerar condições de gravidade de 1 x g a 521 x g. O sistema CMS tem 6 cm de diâmetro, tem cem 400 microwells μm, e é feito moldando com polidimetilsiloxano em um molde de policarbonato pré-feito por uma máquina de controle numérica de computador. Uma parede de barreira na entrada do canal do sistema CMS usa força centrífuga para espalhar as células uniformemente dentro do chip. No final do canal, há uma região de deslizamento que permite que as células entrem nos micropoços. Como demonstração, os esferóides foram gerados pela monocultura e pela cocultura de células-tronco derivadas do adiposo humano e dos fibroblastos pulmonares humanos em condições de alta gravidade usando o sistema. O sistema CMS usou um esquema de operação simples para produzir esferóides de cocultura de várias estruturas de concêntricos, Janus e sanduíche. O sistema CMS será útil em biologia celular e estudos de engenharia de tecidos que exigem esferóides e cultura organóide de tipos de células únicas ou múltiplas.

Introduction

É mais fácil simular microambientes in vivo biológicos com cultura celular esferóide tridimensional (3D) do que com cultura celular bidimensional (2D) (por exemplo, cultura celular convencional da placa de Petri) produzir experimental fisiologicamente mais realista resultados¹. Os métodos de formação esferóide atualmente disponíveis incluem a técnica de queda suspensa^2,a técnica de sobreposição líquida^3,a técnica de celulose carboxtil^4,a técnica microfluídica baseada em força magnética^5,e o uso de biorreatores⁶. Embora cada mé....

Protocol

1. Fabricação de chips de cultura microfluídica (CMS) de base microfluídica (CMS)

1. Faça moldes de PC para as camadas superior e inferior do chip de cultura CMS por usinagem CNC. Dimensões detalhadas do chip são dadas na Figura 1.
2. Misture a base pdms e pdms agente de cura em uma proporção de 10:1 (w/ w) para 5 min e coloque em um desidratador para 1 h para remover bolhas de ar.
3. Depois de derramar a mistura PDMS nos moldes do chip de cultura CMS, retire as bolhas de ar para mais de 1 h e cure em uma câmara de calor a 80 °C por 2 h.
4. Coloque-os no aspirador de plasma aspirado com as superfícies a serem l....

Results

O chip de cultura CMS de 6 cm de diâmetro (Figura 2)foi feito com sucesso seguindo o protocolo acima. Primeiro, o chip foi feito separadamente de uma camada superior e uma camada inferior e, em seguida, ligado si por ligação plasmática. Esferóides resultantes podem ser facilmente reunidos, desanexando o chip. O canal do chip de cultura CMS compreende uma porta de inseto e regiões centrais, slide, e microwell (Figura 3). As soluções celular, média e plurônica são.......

Discussion

O CMS é um sistema fechado em que todas as células injetadas entram no micropoço sem resíduos, tornando-o mais eficiente e econômico do que os métodos convencionais de geração esferóide à base de microwell. No sistema CMS, a mídia é substituída a cada 12-24 h através de um buraco de sucção projetado para remover a mídia no chip (Figura 3A). Durante o processo de sucção da mídia, quase nenhuma mídia escapa de dentro do micropoço devido à tensão superficial entre a mídia e a parede do microwel.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Impressora 3D	Cubicon	3DP-210F
Células-tronco mesenquimais derivadas do tecido adiposo (hASC)	ATCC	PCS-500-011
Antibiótico-Antimicótico	Gibco	15240-062	Continha 1% do meio e tampão concluídos
CellTracker Verde CMFDA	Thermo Fisher Scientific	C2925	10 mM
CellTracker Vermelho CMTPX	Thermo Fisher Scientific	C34552	10 mM
Controle numérico computadorizado (CNC) gravador rotativo	Roland DGA	EGX-350
DC motor	Nurielectricity Inc.	MB-4385E
Dimetilsulfóxido (DMSO)	Sigma Aldrich	D2650
Meio de Dulbecco modificado (DMEM)	ATCC	30-2002
Solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco (D-PBS)	ATCC	30-2200
Soro fetal bovino	ATCC	30-2020	Continha 10% de
fibroblastos pulmonares humanos médios completos (MRC-5)	ATCC	CCL-171
Inventor 2019	Autodesk		3D programa de design auxiliado por computador
Placa de Petri Φ 150 mm	JetBiofill	CAD010150	tratado com superfície
	Harrick Plasma	PDC-32G
Pluronic F-127	Sigma Aldrich	11/6/9003	Diluir com solução salina tamponada com fosfato a 4% (p / v)
Policarbonato (PC)	Acrylmall	AC15PC	200 x 200 x 15 mm
Polidimetilsiloxano (PDMS)	Dowcorning	Sylgard 184
Tripsina	Gibco	12604021