Name: Custom Engineered moldes de cultura de tecidos de Masters gravados a Laser (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: Aprenda a fabricar moldes personalizados de PDMS para engenharia de tecidos usando masters de acrílico cortados a laser. Este método rápido e de baixo custo permite controle geométrico preciso de tecidos hidrogel para estudos de desenvolvimento tecidual e análises mecânicas.

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Os autores reconhecem que o financiamento do NIH R00 HL115123 e Brown University School of Engineering. Eles também são gratos ao Brown Design Workshop e Chris Bull para treinamento e suportam com o cortador do laser.

<ol><li>Qin, D., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography+for+micro-+and+nanoscale+patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Soft lithography for micro- and nanoscale patterning.</a> Nat. Protoc. 5, 491(2010).</li>
<li>Rogers, J. A., Nuzzo, R. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702105007029">Recent progress in soft lithography.</a> Mater. Today. 8, 50-56 (2005).</li>
<li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+Lithography+in+Biology+and+Biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Soft Lithography in Biology and Biochemistry.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 3, 335-373 (2001).</li>
<li>Isiksacan, Z., Guler, M. T., Aydogdu, B., Bilican, I., Elbuken, C. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/26/3/035008">Rapid fabrication of microfluidic PDMS devices from reusable PDMS molds using laser ablation.</a> J. Micromechanics Microengineering. 26, 035008(2016).</li>
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<li>Kloxin, A., Kloxin, C., Bowman, C., Anseth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+cellularly+responsive+hydrogels+and+their+experimental+determination%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater.+Deerfield+Beach+Fla%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of cellularly responsive hydrogels and their experimental determination.</a> Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. 22, 3484-3494 (2010).</li>
<li>Aubin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+3D+cell+alignment+and+elongation+in+microengineered+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Directed 3D cell alignment and elongation in microengineered hydrogels.</a> Biomaterials. 31, 6941-6951 (2010).</li>
<li>Jaiswal, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacancy-Driven+Gelation+Using+Defect-Rich+Nanoassemblies+of+2D+Transition+Metal+Dichalcogenides+and+Polymeric+Binder+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Vacancy-Driven Gelation Using Defect-Rich Nanoassemblies of 2D Transition Metal Dichalcogenides and Polymeric Binder for Biomedical Applications.</a> Adv. Mater. 29, (2017).</li>
<li>Lian, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+cardiomyocyte+differentiation+from+human+pluripotent+stem+cells+by+modulating+Wnt%2F%CE%B2-catenin+signaling+under+fully+defined+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Directed cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells by modulating Wnt/β-catenin signaling under fully defined conditions.</a> Nat. Protoc. 8, 162-175 (2013).</li>
<li>Boxshall, K., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sia.2274/abstract">Simple surface treatments to modify protein adsorption and cell attachment properties within a poly(dimethylsiloxane) micro-bioreactor.</a> Surf. Interface Anal. 38, 198-201 (2006).</li>
<li>Pins, G. D., Christiansen, D. L., Patel, R., Silver, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+collagen+fibers.+Influence+of+fibrillar+alignment+and+decorin+on+mechanical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of collagen fibers. Influence of fibrillar alignment and decorin on mechanical properties.</a> Biophys. J. 73, 2164-2172 (1997).</li>
<li>Pipan, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+antifibrinolytic+agents+on+the+life+span+of+fibrin+sealant%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Surg.+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of antifibrinolytic agents on the life span of fibrin sealant.</a> J. Surg. Res. 53, 402-407 (1992).</li>
<li>Roberts, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stromal+Cells+in+Dense+Collagen+Promote+Cardiomyocyte+and+Microvascular+Patterning+in+Engineered+Human+Heart+Tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Stromal Cells in Dense Collagen Promote Cardiomyocyte and Microvascular Patterning in Engineered Human Heart Tissue.</a> Tissue Eng. Part A. 22, 633-644 (2016).</li>
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<li>Zimmermann, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+Engineering+of+a+Differentiated+Cardiac+Muscle+Construct%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Tissue Engineering of a Differentiated Cardiac Muscle Construct.</a> Circ. Res. 90, 223-230 (2002).</li>
<li>McCain, M. L., Agarwal, A., Nesmith, H. W., Nesmith, A. P., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromolded+Gelatin+Hydrogels+for+Extended+Culture+of+Engineered+Cardiac+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Micromolded Gelatin Hydrogels for Extended Culture of Engineered Cardiac Tissues.</a> Biomaterials. 35, 5462-5471 (2014).</li>
<li>Hu, J. J., Chen, G. W., Liu, Y. C., Hsu, S. S. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11340-013-9826-2">Influence of Specimen Geometry on the Estimation of the Planar Biaxial Mechanical Properties of Cruciform Specimens.</a> Exp. Mech. 54, 615-631 (2014).</li>
<li>Munarin, F., Kaiser, N. J., Kim, T. Y., Choi, B. R., Coulombe, K. L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-Etched+Designs+for+Molding+Hydrogel-Based+Engineered+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+C+Methods%22%5BJournal%5D)">Laser-Etched Designs for Molding Hydrogel-Based Engineered Tissues.</a> Tissue Eng. Part C Methods. 23, 311-321 (2017).</li>
<li>Zhang, H., Chiao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-fouling+Coatings+of+Poly%28dimethylsiloxane%29+Devices+for+Biological+and+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Biol.+Eng%22%5BJournal%5D)">Anti-fouling Coatings of Poly(dimethylsiloxane) Devices for Biological and Biomedical Applications.</a> J. Med. Biol. Eng. 35, 143-155 (2015).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Geometrias de molde PDMS personalizadas que são compatíveis com a cultura de tecidos tem grande utilidade na afinação Propriedades importante tecido de engenharia, tais como o alinhamento da célula, taxa de difusão e rigidez eficaz. Além disso, estes moldes são muito úteis para a preparação de tecidos para aplicações de análise em que a geometria é importante, como mecânico teste16,17. Preparar estes dispositivos de laser corta moldes mestre negativo oferece um m...

Nas últimas duas décadas, litografia macia tem sido amplamente utilizada como uma técnica de fabricação para apoiar a investigação científica, nomeadamente nos domínios da microfluídica, pesquisa de materiais e tecidos engenharia1,2, 3. Moldagem de réplica, na qual um objeto com uma forma desejada é criado a partir de um molde negativo de mestre, oferece um conveniente e de baixo custo método de produzir positivo que PDMS Replica que pode ser usado para fundição em forma de hidrogel. No entanto, os moldes de mestre negativos necessários normalmente são produzidos usando técnicas microfabrication que são caro, demorado, limitado em tamanho, e exigem espaço de sala limpa e equipamentos sofisticados. Enquanto a impressão 3D oferece uma alternativa potencial, sua utilidade é limitada devido aos limites da resolução de impressoras de baixo custo e as interações químicas entre polímeros de impressora 3D comuns e PDMS que pode inibir a polimerização.
Sistemas de cortador laser capaz de corte e gravura materiais tais como plástico, madeira, vidro e metal tornaram-se recentemente drasticamente menos caro e, portanto, mais acessível para a fabricação de ferramentas de pesquisa. Cortadores de laser da classe comercial são capazes de fabricar objetos na escala de centímetros com características mínimas menores que 25 µm e requerem mais treinamento mínimo, conhecimentos e tempo para usar. Enquanto a ablação a laser de PDMS foi anteriormente usada na fabricação de dispositivos de microfluídica, para o nosso conhecimento nenhum manuscrito descreveu um processo pelo qual milímetros e centímetros escala moldes podem ser fabricados de laser cortar moldes mestre negativos4 .
Usamos esta técnica principalmente para manipular a forma dos tecidos projetados para melhorar a difusão de nutrientes, o alinhamento celular e propriedades mecânicas5,6,7. No entanto, a versatilidade desta técnica permite a utilização em qualquer campo onde hidrogel moldados é de interesse, tais como drogas entrega e material ciência pesquisa8. Com acesso a um cortador do laser, PDMS molde repetições podem ser feitas para quase qualquer geometria sem saliências (que iria inibir a remoção sem um molde multi-parte, que está além do escopo deste manuscrito) e que se encaixa dentro das dimensões da cama do laser.

<table><tbody><tr><td>Item</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fibrinogen bovino</td><td>Sigma</td><td>F8630-5G</td><td>constrói</td></tr><tr><td>trombina bovina</td><td>Sigma</td><td>T6634-250UN</td><td>constrói</td></tr><tr><td>aprotinina bovina</td><td>Sigma</td><td>10820-25MG</td><td>constrói</td></tr><tr><td>colágeno de cauda de rato I, 4 mg / mL</td><td>Advanced Biomatrix</td><td>5153-100MG</td><td>Constructs</td></tr><tr><td>Cloreto de Sodim</td><td>Fisher</td><td>BP358-10</td><td>Construções</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Life Technologies</td><td>14190-250</td><td>Construções Pinças</td></tr><tr><td>Finas</td><td>Ferramentas de Ciência Fina</td><td>11252-20</td> Construções <td></td></tr><tr><td>Sylgard 184 elastômero de silicone</td><td>Corning</td><td>4019862</td><td>Moldes PDMS Fita</td></tr> de <tr><td>laboratório</td><td>Fisher</td><td>15-901-5R</td><td>Moldes PDMS</td></tr><tr><td>Acrílico, 1/4" grosso</td><td>McMaster-Carr</td><td>8560K356</td><td>PDMS Moldes</td></tr><tr><td>HEPES Buffer, 1 M</td><td>Sigma</td><td>H3537-100ML</td><td>Constrói</td></tr><tr><td>RPMI 1640 médio, pó</td><td>Fisher</td><td>31800-089</td><td>Constrói</td></tr><tr><td>Cloreto de cálcio di-hidratado</td><td>Fisher</td><td>AC423520250</td><td>Constrói</td></tr><tr><td>Cloreto de magnésio hexahidratado</td><td>Fisher</td><td>M33 500</td><td>Construções</td></tr><tr><td>Cloreto de potássio</td><td>Sigma</td><td>P9541-500G</td><td>Construções</td></tr><tr><td>Fosfato de sódio dibásico heptahidratado</td><td>Sigma</td><td>S9390-500G</td><td>Construções</td></tr><tr><td>Glicose</td><td>Sigma</td><td>G5767-25G</td><td>Construções</td></tr><tr><td>OCT</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td>Histologia</td></tr><tr><td>Moldes de bloco congelado</td><td>VWR</td><td>25608-916</td><td>Histologia</td></tr><tr><td>Hematoxilina</td><td>Fisher</td><td>3530 1</td><td>Histologia</td></tr><tr><td>Eosin Y</td><td>Fisher</td><td>AC152880250</td><td>Histologia</td></tr><tr><td>Verde rápido FCF</td><td>Fisher</td><td>AC410530250</td><td>Histologia</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Illustrator</td><td>Adobe Systems</td><td></td><td>Gráficos vetoriais</td></tr><tr><td>Inkscape</td><td>(Open Source)</td><td></td><td>Gráficos vetoriais</td></tr><tr><td>UCP (Painel de Controle Universal)</td>Universal <td>Laser Systems</td><td></td><td>Interface de corte a laser</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PLS6.75 Laser Cutter</td><td>Universal Laser Systems</td><td></td><td>Laser Cutter</td></tr><tr><td>Analisador Micromecânico</td><td>Aurora Scientific</td><td>1530A com célula de carga de 5 mN</td><td>Análise Mecânica</td></tr></tbody></table>

custom engineered moldes de cultura de tecidos de masters gravados a laser

Custom Engineered Tissue Culture Molds from Laser-etched Masters

Como o campo da engenharia de tecidos tem continuado a amadurecer, tem havido crescente interesse em uma ampla gama de parâmetros de tecido, incluindo a forma de tecido. Manipulando a forma de tecido sobre o micrômetro para escala centímetro pode direcionar o alinhamento da célula, alterar propriedades mecânicas eficazes e resolver limitações relacionadas com a difusão de nutrientes. Além disso, o recipiente em que um tecido é preparado pode transmitir restrições mecânicas no tecido, resultando em campos de stress que mais podem influenciar a estrutura da célula e a matriz. Em forma de tecidos com dimensões altamente reprodutíveis também tem utilidade para ensaios em vitro no qual amostra dimensões são críticos, tais como tecido de toda a análise mecânica.
Este manuscrito descreve um método alternativo de fabricação utilizando moldes mestre negativos, preparados a partir de acrílico gravada a laser: Estes moldes executar bem com polydimethylsiloxane (PDMS), permitem projetos com dimensões na escala de centímetros e recurso tamanhos menores que 25 µm e pode ser rapidamente projetada e fabricada a baixo custo e com experiência mínima. Os requisitos de custo e tempo mínimo permitem moldes gravadas a laser que será rapidamente em cima até um projeto ideal é determinado e ser facilmente adaptadas para se adequar a qualquer ensaio de interesse, incluindo aqueles além do domínio da engenharia de tecidos.

A ótica do cortador do laser irá causar áreas gravadas para diminuíram ligeiramente dimensões como gravura a profundidade aumenta, e resultados em moldam as paredes com um chanfro muito sutil, devido a afilamento do raio laser. Isto ajudará a facilitar a remoção dos moldes molde PDMS, mas devem ser cuidadosamente ponderado se gravado profundamente negativos moldes mestre (&gt; 6mm) são necessários (Figura 1).
<p class="jove_content" fo:keep-together.withi...

Aqui apresentamos um método rápido, fácil e baixo custo para a fabricação de moldes de polidimetilsiloxano personalizado que podem ser usados para a produção de tecidos de engenharia baseada em hidrogel com geometrias complexas. Adicionalmente descrevemos os resultados de avaliações mecânicas e histológicos realizados na engenharia tecidos cardíacos produzidos utilizando esta técnica.

Custom Engineered moldes de cultura de tecidos de Masters gravados a Laser

As the field of tissue engineering has continued to mature, there has been increased interest in a wide range of tissue parameters, including tissue ...

Este método pode facilitar a pesquisa no campo da engenharia de tecidos relacionada ao desenvolvimento de tecidos, alinhamento celular e análise mecânica de polímeros e tecidos projetados. A principal vantagem dessa técnica é que ela é de baixo custo, fácil de usar e rápida. Desenvolvemos essa técnica em meu laboratório porque o controle geométrico de tecidos projetados na escala de milímetro a centímetro não estava sendo feito em campo, e vimos uma necessidade crítica de pensar translacionalmente sobre o aumento do tamanho dos tecidos projetados.Essa técnica nos permite aproveitar os benefícios das filas geométricas na fisiologia celular e nos tecidos projetados por meio de técnicas de fabricação usando postes e uma variedade de formas. Este método pode fornecer informações sobre a produção de tecidos projetados com tamanho, forma e alinhados controlados. Também pode ser aplicado a vários modelos de doenças, medicina regenerativa personalizada e para a tradução de tecidos projetados para estudos pré-clínicos.Comece abrindo um programa de gráficos vetoriais em um computador. Para preparar a geometria do molde e o formato vetorial desejados, abra uma nova tela de dimensões apropriad

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Bioengineering

Bioengenharia

Nós desenvolvemos um romance de vários compartimentos neurônio plataforma microssistema co-cultura para a investigação in vitro a interação do SNC axônio glia. A plataforma é capaz de realizar até seis experimentos independentes em paralelo e foi fabricado usando um recém-desenvolvido macro / micro método de fabricação híbrida.

Um compartimento Multi-glia do SNC Neuron-Co-cultura plataforma microfluídica

Neste protocolo, demonstramos a fabricação de uma matriz microactuator de posts verticalmente deslocadas em que a tecnologia é baseada, e como essa tecnologia base pode ser modificado para conduzir alto rendimento de cultura de células mecanicamente dinâmica em ambos cultura bidimensional e tridimensional paradigmas.

Plataformas microfabricated para cultura de células mecanicamente dinâmico

Um dispositivo de microfluidos para a investigação de compartimentalizar cancro migração de células estaminais é descrito. Esta plataforma inovadora cria um microambiente viável celular e permite a visualização microscópica de locomoção de células vivas. Altamente móveis células cancerosas são isolados para estudar os mecanismos moleculares de infiltração agressiva, levando potencialmente a terapias mais eficazes no futuro.

Avaliação do Câncer de Migração Stem Cell Usando compartimentar dispositivos microfluídicos e imagens de células vivas

Este artigo descreve um método versátil para criar anéis de células derivadas do tecido celular por auto-montagem. Células musculares lisas semeadas em forma de anel-agarose agregado poços e contrato de forma robusta em três dimensões (3D) tecidos dentro de 7 dias. Anéis milímetro escala de tecido são conducentes a testes mecânicos e servem como blocos de construção para a montagem dos tecidos.

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Aqui descrevemos uma estratégia única para a criação de biocompatíveis, matrizes em camadas com interfaces contínuas entre camadas distintas para engenharia de tecidos. Tal um andaime poderia proporcionar um ambiente ideal para modular o comportamento personalizável célula por vários estímulos químicos, biológicos ou...

Gradiente de densidade de várias camadas de polimerização (DGMP): uma nova técnica para a criação de multi-compartimento, Andaimes customizáveis ​​para Engenharia de Tecidos

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Fabricação de poços de Agarose personalizado para a propagação de células e tecido anel Self-assembly usando moldes 3D-impresso

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Descrevemos métodos para cultura de folículos ovarianos em um novo molde de agarose livre de andaimes que complementa a gametogênese in vitro .

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