Method Article

Micropatterning وجمعية Microvessels 3D

DOI:

10.3791/54457

⸱

September 9th, 2016

 ,  ,  , 
1Department of Bioengineering, University of Washington, 2Center for Cardiovascular Biology, Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine, University of Washington

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقدم هذه المخطوطة طريقة حقن صب مهندس microvessels أن ألخص الخصائص الفسيولوجية للالبطانة. العملية المستندة ميكروفلويديك تخلق شبكات الأوعية الدموية براءات الاختراع 3D مع الظروف tailorable، مثل تدفق والتكوين الخلوي، والهندسة، والتدرجات الكيميائية الحيوية. ووصف عملية التصنيع وأمثلة من التطبيقات المحتملة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في منصات المختبر لدراسة الخلايا البطانية والبيولوجيا الوعائية تقتصر إلى حد كبير إلى 2D زراعة الخلايا البطانية، وتدفق غرف مع البوليمر أو ركائز الزجاج مقرها، والمقايسات تشكيل أنبوب القائم على هيدروجيل. هذه المقايسات، في حين بالمعلومات، لا ألخص الهندسة التجويف، المصفوفة خارج الخلية المناسبة، والقرب عديد الخلايا، التي تلعب دورا رئيسيا في تحوير وظيفة الأوعية الدموية. توضح هذه المخطوطة طريقة الحقن لتوليد الأوعية هندسيا مع قطر بناء على أمر من 100 ميكرون. هي ملفقة Microvessels من البذر الخلايا البطانية في قناة ميكروفلويديك جزءا لا يتجزأ من ضمن نوع أصلي أنا الكولاجين هيدروجيل. من خلال دمج الخلايا متني داخل المصفوفة الكولاجين السابقة لتوجيه تشكيل، microenvironments الأنسجة محددة يمكن أن تكون على غرار ودراستها. التحويرات إضافية من خصائص وسائل الإعلام الهيدروديناميكية تكوين تسمح للسيطرة على وظيفة الأوعية الدموية المعقدة داخل المكروية المطلوب.هذا البرنامج يسمح لدراسة توظيف ماحول الأوعية الخلايا، التفاعلات الدم البطانة، استجابة التدفق، والتفاعلات الأنسجة الاوعية الدموية الدقيقة. microvessels هندسيا توفر القدرة على عزل تأثير من المكونات الفردية من مكانة الأوعية الدموية وعلى وجه التحديد المكافحة الكيميائية والميكانيكية والخصائص البيولوجية لدراسة علم الأحياء الأوعية الدموية في كل من الصحة والمرض.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في الأوعية الدموية الدقيقة في كل جهاز يساعد على تحديد المكروية الأنسجة، والحفاظ على توازن الأنسجة وتنظيم التهاب، النفاذية، تخثر الدم، وانحلال الفيبرين 1،2. البطانة الاوعية الدموية الدقيقة، على وجه الخصوص، هو واجهة بين تدفق الدم والأنسجة المحيطة بها، وبالتالي تلعب دورا حاسما في تحوير الأوعية الدموية وظيفة الجهاز استجابة للمؤثرات مثل القوات الهيدروديناميكية والسيتوكينات تعميم والهرمونات 3-5. فهم التفاعلات مفصلة بين البطانة، والدم، والمكروية الأنسجة المحيطة هامة لدراسة البيولوجيا الوعائية وتطور المرض. ومع ذلك، فقد أعاقت التقدم في دراسة هذه التفاعلات التي تقتصر في أدوات المخت....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. التصنيع الدقيق من منقوشة ثنائي ميثيل بولي سيلوكسان (PDMS) مع تصميم شبكة

  1. رقاقة تلفيق لإنشاء قالب سلبي من تصميم شبكة
    1. خلق نمط الشبكة باستخدام أي تصميم (CAD) البرمجيات بمساعدة الكمبيوتر. تأكد من أن البعد قطري بين مدخل ومخرج تطابق المسافة بين مدخل ومخرج الخزانات على الأجهزة السكن في الخطوات المستقبلية (انظر 2.1.1).
      ملاحظة: تصميم نمط نفسها اعتمادا الجمركية على أهداف بحثية محددة من قبل المستخدم (انظر الشكل 1 على سبيل....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

منصة سفينة المهندسة يخلق الأوعية الدموية الدقيقة وظيفي جزءا لا يتجزأ من ضمن نوع الكولاجين الطبيعي أنا المصفوفة، ويسمح لرقابة مشددة من البيئة الخلوية، الفيزيائية الحيوية والكيمياء الحيوية في المختبر. لافتعال microvessels هندسيا، و perfused الوريد السري الخلايا البطانية الإنسان (HUVECs) من خلال شبكة ميكروفلويديك جزءا لا يتجزأ من الكولاجين حيث نعلق على تشكيل التجويف براءات الاختراع والبطانة متموجة. كما هو موضح في الشكل 1A-C، .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

microvessels المهندسة هي نموذج في المختبر حيث الخصائص الفسيولوجية مثل الهندسة اللمعية، قوات الهيدروديناميكية، والتفاعلات متعددة الخلايا موجودة والانضباطي. هذا النوع من منصة قوية لأنه يوفر القدرة على نموذج ودراسة السلوك البطانية في مجموعة متنوعة من السياقات التي يمكن أن تكون مطابقة في المختبر الظروف والثقافة إلى أن من المكروية في السؤال. على سبيل المثال، وآليات القيادة عمليات البطانية، مثل الأوعية الدموية، ومن المعروف أن تحدث بشكل مختلف في مختلف الأجهزة وفي الحالا.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فإن الكتاب أود أن أنوه لين ومختبر التصوير غارفي مايك في معهد الخلايا الجذعية والطب التجديدي وكذلك مرفق واشنطن Nanofabrication في جامعة واشنطن. كما ينوه بالدعم المالي من المعهد الوطني للصحة منح DP2DK102258 (لYZ)، والتدريب يمنح T32EB001650 (لSSK وMAR) وT32HL007312 (لMAR).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<قوي>تصنيع الرقاقة< قوي>
نظام البلازما القويAutoGlow
Headway Spin CoaterHeadway Research, Inc PWM32 تدور المغطى 
ABM Contact AlignerABM
Alpha Step ProfilometerTencorAlpha Step 200
SU-8 DeveloperMicrochemY020100
SU-8 ResistMicrochemSU-8 2000
8 "رقاقة السيليكونWafer World Inc.
منضدية مايكرو نمط مولدهايدلبرغ للأدوات& PG 101لتوليد قناع ضوئي
صفيحة ساخنةVWR97042-646
كحول إيسوبروبيلأفانتور مواد الأداء9088
أطباق بتري (120 × 120 مم ، مربع)سيجما ألدريتشZ617679
ثلاثي كلورو (3،3،3-ثلاثي فلورو بروبيل) سيلانسيجما ألدريتشMKBG3805V
قاعدة مطاط معدني بولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) وعامل المعالجةDow CorningSylgard 184مختلط عند 10: 1 (مع / وزن)
مجفف الفراغSigma-AldrichZ119024-1EA
فرنVWR9120976 <
قوي > تصنيع الجهاز وثقافته < / قوي >
بولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA) معالجزجاجي
كورونامنتجات الكتروتكنيك ، وشركةBD-20جهاز محمول لمعالجة البلازما لأجهزة PMMA وقوالب PDMS
لحام الحديدWeller WTCPS
الفولاذ المقاوم للصدأ تروس رئيس مشقوق آلة برغيMcMaster-Carr  91785A096
المقاوم للصدأ وتد دبابيسماكماستر كار 93600A060
ملاقط  Miltex24-572يمكن استخدام أي ملاقط مماثلة
ملعقة (ملعقة صغيرة)خدمات المجهر الإلكتروني62410-01
مفكاستخدام أي مفك براغي مسطح الرأس ،
أغطية زجاجية معقمة (22 × 22 مم)أطباق بيتر فيشر سيانتيفيك12-542B
BleachClorox4460030966
Petri (150 × 25 مم)كورنينج430599
بتري (100 × 20 مم)قطن كورنينج2909
، مقطع إلى قطع
بولي إيثيلين معقمة (PEI)سيجما-ألدريتشP3143مخفف إلى 1٪ في ماء بدرجة زراعة
الخلايا غلوتارالديهايدسيجما-ألدريتشG6257مخفف إلى 0.1٪ في ماء
درجة زراعة الخلايامعقم H2< / sub>Oمعقمة DI H2< / sub>O
من النوع الأول من الكولاجين ، مذاب في 0.1٪ حمضمعزول من ذيول الفئران كما هو موضح في Rajan et. al.< / i> 2006 (المرجع # 37)
1 مل حقنةBD309659
10 مل حقنةBD309604
15 مل أنابيب مخروطيةCorning352097
أنابيب مخروطية 30 مل Corning352098
M199 10x Media تقنيات الحياة11825-015
1 N هيدروكسيد الصوديوم (معقم)سيجما ألدريتش415413تمييع إلى 1 نيوتن في مائي من درجة
زراعة الخلايا HUVECsلونزا
وسائط نمو البطانيةلونزاCC-3124
تريبسينكورنينج25-052-CI
مصل بقري الجنين (FBS)10082147 علمي Thermofisher
ديكستران من Leuconostoc spp. (70   كيلو دالتون)سيجما ألدريتش31390
ملحي مخزن بالفوسفات (PBS)كورنينج21-031-CV
الدمهوسر علمية3200
نصائح تحميل هلامVWR37001-152
18 G Blunt Fill NeedleBD & nbsp ؛305180
20 جرام إبرة الاستغناء عن الفولاذ المقاومماكماستر كار75165A123
Tygon 1/32 " معرف ، 3/32 "OD أنابيب السيليكونكول بارمرEW-95702-00
1/16 "أنبوب إلى أنبوب اقترانماكماستر كار5116K165
90 درجة ؛ موصلات الكوع ، أنبوب إلى أنبوبماكماستر كار5121K901
لوير قفل اقتران (أنثى ، 1/16 "معرف)McMaster-Carr51525K211
ملقط بلاستيكي ، مع قبضة الفكخدمات المجهر الإلكتروني72971
مضخة حقنة مزدوجةهارفارد70-4505
5 مل بوليسترين أنبوب دائري القاعفيشر العلمي14-959-2A
< قوي > تحليل الجهاز < / قوي >
الفورمالديهايدسيجما ألدريتشF8775
ألبومين مصل الأبقارسيجما ألدريتشA8806-5G
تريتون X-100سيجما ألدريتشT-9284
أرنب مضاد ل hCD31Abcamab324571:25 تخفيف العمل
FITC مترافق المضاد فون ويلبراند عامل الجسم المضادAbcamab88221:100 تخفيف العمل
الماعز المضاد للأرانب 568 الجسم المضادالثانوي Thermofisher ScientificA-110111:100 تخفيف العمل
HoeschtThermofisher ScientificH1399معلق في DMSO
الصوديوم cacodylate  Sigma-AldrichC0250لصنع 0.2 M cacodylate buffer
EthanolVWR InternationalBDH1164-4LP
40 kDa DextronSIGTA Sigma-AldrichFD40S & nbsp ؛
<قوي>كواشف ثقافة إضافية  < / قوي>
CHIR-99021Selleck ChemS2924مثبط جزيء صغير GSK-3
مؤتلف بشري VEGFPeprotech100-20
مؤتلف بشري bFGFPeprotechAF-100-18B
الفولاذ براغي يمكن أطباق 1 سم × 3 سم الأسيتيك محلول مقياس للصدأ

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rubanyi, G. M. The role of endothelium in cardiovascular homeostasis and diseases. J. Cardiovasc. Pharmacol. 22, Suppl 4 37-44 (1993).
  2. van Hinsbergh, V. W. The endothelium: vascular control of haemostasis. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Engineered MicrovesselsMicrovessel FabricationCollagen HydrogelEndothelial Cell SeedingInjection MoldingPDMS Mold AssemblyVascular Biology ModelPerivascular Cell RecruitmentBlood Endothelium InteractionFlow Response Study

Related Articles