Name: Vasküler kaynaklı mikroakışkan Ağların görüntü kılavuzluğunda, Lazer tabanlı Fabrikasyon (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 53 s
Description: Keşfedin, femtosaniyeli lazer ve konfokal mikroskopi kullanarak PEGDA hidrojeller içinde vasküler kaynaklı biyomimetik mikroakışkan ağlar oluşturmayı. Bu yöntem, doku mühendisliği ve hastalık modellemesi için gerçekçi vasküler mimari sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar, Delaware Biyoteknoloji Enstitüsü Biyo-Görüntüleme Merkezi'nden Dr. Jeff Caplan ve Bay Michael Moore'a konfokal mikroskopi konusundaki destekleri için teşekkür eder. Mikroskopi ekipmanına erişim, Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) paylaşılan enstrümantasyon hibeleri (S10 RR0272773 ve S10 OD016361) ve Delaware Eyaleti Federal Araştırma ve Geliştirme Hibe Programı (16A00471) tarafından desteklenmiştir. Bu araştırma, NIH Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü (P20GM103446), Amerikan Kanser Derneği (14-251-07-IRG), Delaware Üniversitesi Araştırma Vakfı (14A00778), Teksas Kanser Önleme ve Araştırma Enstitüsü (CPRIT) (RR140013) ve NIH Ulusal Tıp Kütüphanesi'nden (4 R00 LM011390-02) Kurumsal Gelişim Ödülü (IDeA) hibeleri ile desteklenmiştir.

<ol><li>Baish, J. W., Stylianopoulos, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaling+rules+for+diffusive+drug+delivery+in+tumor+and+normal+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Scaling rules for diffusive drug delivery in tumor and normal tissues.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108 (5), 1799-1803 (2011).</li>
<li>Bhatia, S. N., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+organs-on-chips%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Microfluidic organs-on-chips.</a> Nature Biotechnol. 32 (8), 760-772 (2014).</li>
<li>Esch, E. W., Bahinski, A., Huh, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organs-on-chips+at+the+frontiers+of+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Drug+Discov%22%5BJournal%5D)">Organs-on-chips at the frontiers of drug discovery.</a> Nat. Rev. Drug Discov. 14 (4), 248-260 (2015).</li>
<li>Ghaemmaghami, A. M., Hancock, M. J., Harrington, H., Kaji, H., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+tissues+on+a+chip+for+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Discov.+Today%22%5BJournal%5D)">Biomimetic tissues on a chip for drug discovery.</a> Drug Discov. Today. 17 (3-4), 173-181 (2012).</li>
<li>Jeon, J. S., Bersini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+3D+vascularized+organotypic+microfluidic+assays+to+study+breast+cancer+cell+extravasation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Human 3D vascularized organotypic microfluidic assays to study breast cancer cell extravasation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112 (1), 214-219 (2015).</li>
<li>Pisano, M., Triacca, V., Barbee, K. A., Swartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+model+of+the+tumor-lymphatic+microenvironment+with+simultaneous+transendothelial+and+luminal+flows+reveals+mechanisms+of+flow+enhanced+invasion%5BTitle%5D)+AND+%22Integr.+Biol%22%5BJournal%5D)">An in vitro model of the tumor-lymphatic microenvironment with simultaneous transendothelial and luminal flows reveals mechanisms of flow enhanced invasion.</a> Integr. Biol. 7 (5), 525-533 (2015).</li>
<li>Heintz, K. A., Bregenzer, M. E., Mantle, J. L., Lee, K. H., West, J. L., Slater, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+3D+Biomimetic+Microfluidic+Networks+in+Hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Healthc.+Mater%22%5BJournal%5D)">Fabrication of 3D Biomimetic Microfluidic Networks in Hydrogels.</a> Adv. Healthc. Mater. , (2016).</li>
<li>Cuchiara, M. P., Gould, D. J., McHale, M. K., Dickinson, M. E., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+Self-Assembled+Microvascular+Networks+with+Microfabricated+PEG-Based+Hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Integration of Self-Assembled Microvascular Networks with Microfabricated PEG-Based Hydrogels.</a> Adv. Funct. Mater. 22 (21), 4511-4518 (2012).</li>
<li>Culver, J. C., Hoffmann, J. C., Poché, R. A., Slater, J. H., West, J. L., Dickinson, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Biomimetic+Patterning+in+Hydrogels+to+Guide+Cellular+Organization%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Biomimetic Patterning in Hydrogels to Guide Cellular Organization.</a> Adv. Mater. 24 (17), 2344-2348 (2012).</li>
<li>Kim, S., Lee, H., Chung, M., Jeon, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+of+functional%2C+perfusable+3D+microvascular+networks+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Engineering of functional, perfusable 3D microvascular networks on a chip.</a> Lab Chip. 13 (8), 1489(2013).</li>
<li>Saik, J. E., Gould, D. J., Keswani, A. H., Dickinson, M. E., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+Hydrogels+with+Immobilized+EphrinA1+for+Therapeutic+Angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Biomimetic Hydrogels with Immobilized EphrinA1 for Therapeutic Angiogenesis.</a> Biomacromolecules. 12 (7), 2715-2722 (2011).</li>
<li>Zisch, A. H., Lutolf, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell-demanded+release+of+VEGF+from+synthetic%2C+biointeractive+cell-ingrowth+matrices+for+vascularized+tissue+growth%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Cell-demanded release of VEGF from synthetic, biointeractive cell-ingrowth matrices for vascularized tissue growth.</a> FASEB J. , (2003).</li>
<li>He, J., Zhu, L., Liu, Y., Li, D., Jin, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+assembly+of+3D+perfusable+microfluidic+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci.+Mater.+Med%22%5BJournal%5D)">Sequential assembly of 3D perfusable microfluidic hydrogels.</a> J. Mater. Sci. Mater. Med. 25 (11), 2491-2500 (2014).</li>
<li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nat. Mater. 2 (4), 265-271 (2003).</li>
<li>Wu, W., DeConinck, A., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Omnidirectional+Printing+of+3D+Microvascular+Networks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Omnidirectional Printing of 3D Microvascular Networks.</a> Adv. Mater. 23 (24), H178-H183 (2011).</li>
<li>Kolesky, D. B., Truby, R. L., Gladman, A. S., Busbee, T. A., Homan, K. A., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Bioprinting+of+Vascularized%2C+Heterogeneous+Cell-Laden+Tissue+Constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">3D Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell-Laden Tissue Constructs.</a> Adv. Mater. 26 (19), 3124-3130 (2014).</li>
<li>Zervantonakis, I. K., Hughes-Alford, S. K., Charest, J. L., Condeelis, J. S., Gertler, F. B., Kamm, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+microfluidic+model+for+tumor+cell+intravasation+and+endothelial+barrier+function%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional microfluidic model for tumor cell intravasation and endothelial barrier function.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109 (34), 13515-13520 (2012).</li>
<li>Roudsari, L. C., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studying+the+influence+of+angiogenesis+in+in+vitro+cancer+model+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Studying the influence of angiogenesis in in vitro cancer model systems.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. , (2015).</li>
<li>Dawson, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaling+laws+for+capillary+vessels+of+mammals+at+rest+and+in+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+R.+Soc.+Long.+%5BBiol.%5D%22%5BJournal%5D)">Scaling laws for capillary vessels of mammals at rest and in exercise.</a> Proc. R. Soc. Long. [Biol.]. 270 (1516), 755-763 (2003).</li>
<li>Vogel, A., Noack, J., Hüttman, G., Paltauf, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+femtosecond+laser+nanosurgery+of+cells+and+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+B%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of femtosecond laser nanosurgery of cells and tissues.</a> Appl. Phys. B. 81 (8), 1015-1047 (2005).</li>
<li>Sarig-Nadir, O., Livnat, N., Zajdman, R., Shoham, S., Seliktar, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+Photoablation+of+Guidance+Microchannels+into+Hydrogels+Directs+Cell+Growth+in+Three+Dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Laser Photoablation of Guidance Microchannels into Hydrogels Directs Cell Growth in Three Dimensions.</a> Biophys. J. 96 (11), 4743-4752 (2009).</li>
<li>Three-dimensional guidance of DRG neurite outgrowth using multi-photon photo-ablation. Livnat, N., Sarig-Nadir, O., Seliktar, D., Shoham, S. 2009 4th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering, , 116-119 (2009).</li>
<li>Applegate, M. B., Coburn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-based+three-dimensional+multiscale+micropatterning+of+biocompatible+hydrogels+for+customized+tissue+engineering+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Laser-based three-dimensional multiscale micropatterning of biocompatible hydrogels for customized tissue engineering scaffolds.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112 (39), 12052-12057 (2015).</li>
<li>Ilina, O., Bakker, G. J., Vasaturo, A., Hoffman, R. M., Friedl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-photon+laser-generated+microtracks+in+3D+collagen+lattices%3A+principles+of+MMP-dependent+and+-independent+collective+cancer+cell+invasion%5BTitle%5D)+AND+%22PB%22%5BJournal%5D)">Two-photon laser-generated microtracks in 3D collagen lattices: principles of MMP-dependent and -independent collective cancer cell invasion.</a> PB. 8 (2), (2011).</li>
<li>Naik, P., Cucullo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vitro+Blood-Brain+Barrier+Models%3A+Current+and+Perspective+Technologies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharm.+Sci%22%5BJournal%5D)">In Vitro Blood-Brain Barrier Models: Current and Perspective Technologies.</a> J. Pharm. Sci. 101 (4), 1337-1354 (2012).</li>
<li>Choe, Y., Mayerich, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Specimen+Preparation%2C+Imaging%2C+and+Analysis+Protocols+for+Knife-edge+Scanning+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy.</a> JoVE. (58), (2011).</li>
<li>Mayerich, D., Kwon, J., Sung, C., Abbott, L., Keyser, J., Choe, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+macro-scale+transmission+imaging+of+microvascular+networks+using+KESM%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Fast macro-scale transmission imaging of microvascular networks using KESM.</a> Biomed. Opt. Express. 2 (10), 2888-2896 (2011).</li>
<li>Chung, J. R., Sung, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+Exploration+of+Mouse+Brain+Microstructures+Using+the+Knife-Edge+Scanning+Microscope+Brain+Atlas%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neuroinform%22%5BJournal%5D)">Multiscale Exploration of Mouse Brain Microstructures Using the Knife-Edge Scanning Microscope Brain Atlas.</a> Front. Neuroinform. 5, (2011).</li>
<li>Schindelin, J., Arganda-Carreras, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Shukla, A., Slater, J. H., Culver, J. C., Dickinson, M. E., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+Surface+Patterning+Promotes+Mesenchymal+Stem+Cell+Differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Biomimetic Surface Patterning Promotes Mesenchymal Stem Cell Differentiation.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. , (2015).</li>
<li>Slater, J. H., Culver, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recapitulation+and+Modulation+of+the+Cellular+Architecture+of+a+User-Chosen+Cell+of+Interest+Using+Cell-Derived%2C+Biomimetic+Patterning%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Recapitulation and Modulation of the Cellular Architecture of a User-Chosen Cell of Interest Using Cell-Derived, Biomimetic Patterning.</a> ACS Nano. 9 (6), 6128-6138 (2015).</li>
<li>Slater, J. H., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Multifaceted%2C+Micropatterned+Surfaces+and+Image-Guided+Patterning+Using+Laser+Scanning+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Multifaceted, Micropatterned Surfaces and Image-Guided Patterning Using Laser Scanning Lithography.</a> Methods Cell Biol. 119, 193-217 (2014).</li>
<li>DeLong, S. A., Gobin, A. S., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Covalent+immobilization+of+RGDS+on+hydrogel+surfaces+to+direct+cell+alignment+and+migration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Control.+Release%22%5BJournal%5D)">Covalent immobilization of RGDS on hydrogel surfaces to direct cell alignment and migration.</a> J. Control. Release. 109 (1-3), 139-148 (2005).</li>
<li>DeForest, C. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytocompatible+click-based+hydrogels+with+dynamically-tunable+properties+through+orthogonal+photoconjugation+and+photocleavage+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">Cytocompatible click-based hydrogels with dynamically-tunable properties through orthogonal photoconjugation and photocleavage reactions.</a> Nat. Chem. 3 (12), 925-931 (2011).</li>
<li>Kloxin, A. M., Kasko, A. M., Salinas, C. N., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photodegradable+Hydrogels+for+Dynamic+Tuning+of+Physical+and+Chemical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Photodegradable Hydrogels for Dynamic Tuning of Physical and Chemical Properties.</a> Science. 324 (5923), 59-63 (2009).</li>
<li>Tibbitt, M. W., Kloxin, A. M., Dyamenahalli, K. U., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+two-photon+photodegradation+of+PEG+hydrogels+to+study+and+manipulate+subcellular+interactions+on+soft+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Controlled two-photon photodegradation of PEG hydrogels to study and manipulate subcellular interactions on soft materials.</a> Soft Matter. 6 (20), 5100-5108 (2010).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı bozulması için sanal maskeler kullanımını etkinleştirmek için mikroskop yazılımı standart fonksiyonları geçersiz kılma Kritik, mikroskop makro kurulumu ve dikkatle manipüle olmalıdır. Nasıl mikroskop makro ile mikroskop yazılım arayüzleri bazen sezgilere aykırı olabilir ve çok çaba bu yöntemi geliştirmek için her iki programda en iyi ayarları belirlenmesinde yatırım oldu. Temel lazer tarama konfokal mikroskop kullanımı genel bir anlayış özellikle &quot;Sahne&quot; ve bulma ve doğru lazer tabanlı bozulması başlamadan önce, x, y ve z boyutlarında hidrojel konumlandırılması için &quot;Focus&quot; pencereler ile tavsiye edilir. Ayrıca, bir giriş kanalının imalat protokolü için kritiktir; asma floresan türlerin başarılı görüntüleme ve ağ karakterizasyonu için mikroakışkan sistemleri girmek gerekir. Protokol, spesifik bir geçerli olduğu not etmek önemlidir, lazerlitarama konfokal mikroskop özel mikroskop yazılımı sürümlerini ve mikroskop makro (Belirli Malzemeleri / Ekipman Listesi ayrıntılarını görmek) çalıştıran, belirli bir femtosaniye darbeli lazer ile yapılandırılmış. Biz mikroskop makro yeni sürümleri görüntü kılavuzluğunda lazer kontrolü için gerekli olan gerekli kontrol ve işlevsellik eksikliği olduğunu keşfettiler. Diğer mikroskop platformları ve darbeli lazer kaynaklar kullanılabilir olsa da, bu protokol bu sistem özellikle geçerlidir ve uygulanan bir platform, lazer kaynağı ve yazılımlara göre değişiklik gerekir. Bu protokol boyunca temel ilkeleri Fakat hala uygulanır. Bu protokole olası değişiklik hidrojel kompozisyonunu değiştirerek içerir. PEG&#39;lenmiş fibrin dahil sentetik ve doğal hidrojeller, hem de aşağılamak için uygulamaya konmuştur Burada 5 ağırlıkça% 3.4 kDa PEGDA hidrojeller, kullanılan ama (mikroakışkan ağ nesil kenara amaçlar için) lazer tabanlı bozulma21,22 ogen, ipek proteini 23 hidrojeller ve kollajen 24. lazer gücü, tarama hızı, Z-dilimleri arasındaki aralık ve tekrarlama sayısının ayarlanması diğer hidrojel formülasyonlarda mikroakışkan ağları imal etmek en uygun parametrelerin belirlenmesinde yardımcı olacaktır. tekniğin bir akım sınırlama zaman uygun bir miktarda parçalanabilir hidrojel genel hacmidir. Açık boşlukları veya hidrojel içinde mikroakışkan özellikleri oluşturmak için, lazer 37.7 nJ / mikron 2 bir lazer dozu kullanırken zaman (/ ms veya 0.021 mikron bir lazer tarama hızı) veya 8.96 us / piksel üzerinde olmalıdır yaşamak. (Şekil 1&#39;de görüldüğü gibi) bu ayarlar ile, 0.014 mm 3 hacmi içindeki damarları aşağılamak için 1.4 saat sürer. Aşağıdaki 4.48 us / piksel veya bir lazer bekleme süresi kullanılarak, iletilen enerji burada kullanılan hidrojel formülasyonunun tam bozulması için yeterli değildir. Farklı hidrojel uygulanmasıkompozisyon bu sınırlamanın üstesinden gelebilir. Işığa duyarlı bileşenler 34-36 veya büyük multiphoton kesitleri 21-24 olan hidrojeller ihtiva fotolabil jellerin kullanılması daha az enerji kullanılmasını sağlayacak ve daha hızlı düşmesine neden olur iyi seçeneklerdir. Boyutsal kısıtlamalar ile ilgili olarak, özellikler, hidrojel 7 derin 1.5 mm&#39;ye kadar imal edilmiştir. Derinlik elde objektif çalışma mesafesi bir fonksiyonudur ve in vivo görüntüleme için optimize edilmiş ultra uzun çalışma mesafesi hedefleri kullanarak arttırılabilir. Küçük ölçülen kanal 7 20X (NA1.0) suya daldırma hedefi Şekil 1&#39;de oluşturulan küçük kanalların büyüklüğü ile eşit olan 8.9 um 3.3 mikron genişliği ve derinliği vardı kullanarak oluşturdu. Diğer laboratuarları düşük NA hedeflerini 21,23,24 kullanmış olsa da, biz daha küçük özelliklere sahip mikroakışkan ağlar yüksek kullanılarak oluşturulabilir tahminazaltılmış çalışma mesafesi pahasına er NA hedefleri. Sonuç olarak, bununla birlikte, teknik çözümü odaklanmış lazer ışınının nokta dağılım fonksiyonunun bir fonksiyonudur, lazer tarama özellikleri, lazer tarafından sağlanan enerji miktarı ve malzemenin, lazer emme özellikleri düşürmektedir. sentetik genel protein bazlı: Bundan başka, lazer özellikleri (hız, akıcılık sanal maskeleri ve tekrar sayısı arasındaki mesafe) (çapraz bağlanma yoğunluğu, makromer / monomer molekül ağırlığı, ağırlıkça yüzde ve hidrojel hidrojel özelliklerine göre optimize edilmelidir ), bu doğal lazer ve böylece sürecin nihai kararı ile etkileşimlerini değiştirmek gibi. teslim enerjisi de kullanılır amaç etkilenir olarak hedefleri arasında geçiş yaparken, ek optimizasyon gereklidir. masrafları ile ilgili olarak, darbeli bir lazer ile mikroskop erişim gereklidir ve birçok farklı objec isetives yüksek Na ve (in vivo görüntüleme için) uzun bir çalışma mesafesi olan pahalı olabilir, kullanılabilir. Yukarıda ve burada ayrıntılı protokol ötesinde, bu teknik kullanılarak üretilebilir mikroakışkan ağlar da endotelyal hücre yapışma ve lümen oluşumu 7 uyarılması için hücreye yapışan peptidlerin sonrası kanal üretim fonksiyonalize edilebilir. Ayrıca, bozulmasını kanal dökme malzemenin 9 öncesinde hücre-bozunur peptid dizilerinin birleştirilmesi içine ve hidrojel yoluyla hücre göç çalışma için izin verebilir. Şekil 2 ve 3&#39;te 7 gösterildiği gibi hidrojel içinde mikroakışkan ağ sürekli akışkan hale getirme için, hidrojel, daha büyük bir akışkan cihazları veya yuvalara foto polimerize edilebilir. Vaskülojenik veya anjiyojenik kendini montaj 8-12 yoluyla vasküler ağların nesil va ikna etmek için basit yaklaşım sağlarnispeten büyük bir hidrojel hacmi boyunca scularization. Bu yaklaşım, perfusable akışkan ağlar neden olsa da, doğrudan boyutu, eğrilik, yoğunluğu ve genel olarak ağ mimarisi kontrol etmek zordur. Bu sınırlama nedeniyle, damarsal akış profili ve kesme hızları deneyler arasında farklılık gösterebilir. Alternatif olarak, imalat teknikleri 13-16 ağ mimarisi üzerinde doğrudan kontrol için izin ancak genellikle küçük, kılcal ölçekli kanallar veya in vivo vasküler mimarisinde taklit yoğun ağların imalat üretmek için kendi yetersizlik ile sınırlıdır. Burada özetlenen lazer tabanlı hidrojel bozulması tekniği yeni mikroakışkan nesil için repurposed olsa da, aynı anda, mimari kontrol ve yoğunluğu, kıvrımlı özetlemek 3D biomimetic microfluidic ağlarının oluşturulmasını sağlayarak mevcut mikroüretim yöntemlerinin boyutu tabanlı sınırlamaları hem üstesinden boyut aralığı ve genel architecturin vivo damar örn. Ayrıca, birden fazla akışkan ağlar arası ağ taşıma 7 çalışma sağlayan tek bir hidrojel oluşturulabilir. Daha yakından in vitro, in vivo taşıma süreçlerinde çoğaltmak için çalışıyoruz doku mühendisliği uygulamaları için, burada özetlenen yüksek çözülmesi hidrojel gömülü mikroakışkan ağlar uygundur. Biz bu protokol doku yapıları geliştirilmesinde yararlı olacağını tahmin uyuşturucu tarama cihazları gibi ve in vitro hastalık modellerinde kullanılmak üzere daha doğru taklit in vivo ulaşım.

lenfatik ve cardiovasculature hem oluşan damar sistemi, form besin ve oksijen taşınması için ve metabolik atıkların uzaklaştırılması için gerekli olan son derece yoğun ağlar. Buna göre, vaskülarize dokularda yaşayan hücreler daha fazla 50-100 mikron uzaklıkta bir teknenin 1 asla. In vitro, in vivo vasküler mimarisini yeniden yeteneği doğru tasarlanmış yapılar kullanılarak in vivo taşıma işlemleri modellemek için çok önemlidir. 3,4 ve hastalık modelleme 5,6 tarama yüksek verimli ilaç organ-on-a-chip cihazlar 2 geliştirmek için yeni bir sürücü ile, yöntem çizim sentetik veya doğal hidrojeller in vivo benzeri ulaşım özetlemek mikroakışkan ağlar oluşturmak için önemli ilgi. Bu cihazlarda kullanılan microtissues bir biyomimikri artırmak için, üç-dimensiona kullanan bir görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı hidrojel bozulması yöntem geliştirdişablon olarak yerli damarların l (3D) görüntü yığınlarının 7 hidrojeller PEGDA gömülü vasküler kaynaklı mikroakışkan ağları oluşturmak için. Bu protokol görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı bozulması yoluyla PEGDA hidrojellerin vasküler kaynaklı, biomimetic microfluidic ağlar imal etmek bir femtosaniye darbeli lazer ile donatılmış bir piyasada mevcut lazer tarama konfokal mikroskop kullanımını özetliyor. Hidrojeller akışkan hale getirilmesi için güncel yaklaşımlar endotelizas- 13-16 için önceden tanımlanmış kanalları oluşturmak için vaskülojenik 8-10 veya anjiyojenik 10-12 endotel hücre kendinden montaj ve mikroüretim teknikleri indüksiyon yer alıyor. Kendi kendini monte ağlar yoğunluğu ve mikrovasküler karmaşık mimarisi özetlemek olsa da, sık sık ilaç tarama uygulamaları için modelleme taşımacılığında sorunlu olabilir, in vivo ağlar 11,17,18, daha geçirgendir. Kendi kendine monte ağlar physiolog oluşmaktadırically ilgili, kılcal boyutlu gemiler, ama onlar yüzünden büyük arteriole boyutlu gemiler üreten sınırlamalara toplu sıvı akışı ile entegre etmek zor olabilir. Bu ağların montajı üzerinde doğrudan kontrolü yoktur gibi, nihai mimari tekrar tekrar aynı sıvı akışı ve ulaşım özelliklerine sahip ağları üretmek güçleştirir, numuneden numuneye değişebilir. 3D, tekrarlanabilir geometri ve iyi tanımlanmış bir mimariye sahip hidrojel gömülü mikroakışkan ağları oluşturmak için, mikroüretim bir takım teknikler modüler montaj 13, kurbanlık malzemeler 16, doğrudan yazma montaj 14 ve çok yönlü baskı 15 3D baskı da dahil olmak üzere, geliştirilmiştir. Bu yöntemler, mikroakışkan mimari ve bundan dolayı, sıvı akışı ve iletim özellikleri uygulama, arka arkaya bir çok yapılar arasında imal edilebilir. Bu yaklaşımların önemli bir sınırlama, ancak, mikro fiber oluşturmak için yetersizlikkılcal boyutlu özellikler luidic ağlar, 4 10 um ile 19. En çok imalat teknikleri, genellikle çapı 13,16 150 650 | im arasında değişen özelliklere sınırlıdır. Bazı mevcut teknikler doğrudan yazma montaj 14 10 mikron 300, geniş çaplı aralığında kanalları ile hiyerarşik ağlar üretme yeteneğine sahiptir ve çok yönlü baskı 15 18-600 mikron, ancak yoğun ağlar veya oluşturmak için kendi yeteneği sınırlıdır tek bir yapı 7 içinde yakın birden mikroakışkan ağları üretmek. Bu sınırlamalar bazılarının üstesinden gelmek için, biz biomimetic tekrarlanabilir üretim, in vivo mikrovasküler mimarisini özetlemek hiyerarşik mikroakışkan ağlar sağlayan bir görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı hidrojel bozulması tekniği geliştirdi. Yani bir 790 nm, 140 femtosaniye (fs) 80 MHz&#39;de çalışan darbeli lazer yapmak raster taranan iin vivo damarların görüntüleri ile tanımlanan n, bir hidrojel içinde 3D yerleri arzu. Bu su 20 genişlerken bozunma proses suyu lazer endüklenmiş bir ışıksal bozulma, elde edilen plazma oluşumu, su daha sonra hızlı bir termoelastik genişleme ve hidrojel yerel olarak bozulmasına aracılığıyla çalışır speküle. Bu mekanizma protein bazlı hidrojellerin 21-24 lazer tabanlı bozulması biraz değişir. Düşük multiphoton enine kesite sahiptir PEGDA farklı olarak, proteinler, genellikle büyük multiphoton kesite sahiptir ve bu yüzden, bir multiphoton emilimi ile indüklenen kimyasal kırılma 23 yoluyla degradasyona uğrar. Görüntü kılavuzluğunda mikroakışkan ağları oluşturmak için, lazer deklanşör mikroakışkan mimarisini tanımlayan ilgi 9 bölgelerin bir mozaik oluşur görüntü türetilmiş sanal maskeleri, tarafından kontrol edilir. Bu yaklaşımı kullanarak, 3D vasküler kaynaklı biomimetic mikroakışkanlar imal yeteneğini göstermiştiramacıyla, in vivo damarların yoğun ve dolambaçlı mimarisi özetlemek ic ağlar, yerel bozulması sırasında verilen enerji miktarını değiştirerek hidrojellerin gözenekliliğini kontrol eder. Biz de yakın (15 mikron) iç içe geçmiş ancak doğrudan 7 bağlamak asla iki bağımsız mikroakışkan ağları oluşturmak mümkün olmuştur. Ayrıca, arginin-glisin-aspartik asit-serin (RGDS), endotelyal hücre yapışma ve lümen oluşumu 7 teşvik etmek için, integrini bağlanması peptid dizisi ile sonrası bozunma işlevsellik üzerinden lazer bozulmuş mikrokanallar endoteliyalize yeteneğini göstermiştir. Bu protokol ile, PEGDA hidrojeller karmaşık mikroakışkan ağların nesil birçok üniversite kampüslerinde erişilebilir piyasada bulunan bir mikroskop kullanılarak görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı bozulması ile mümkün olmaktadır. bozulma süreci, dijital, sanal maskeleri tarafından yönlendirilir gibi, bu fabricayon tekniği geniş bir uygulama çeşitli kullanımına izin veren, mikroakışkan ağların reklam dizaynı uygun. Biz burada anlatılan yöntem modelleme ilaç taşıma 2 önemli biyolojik taşıma süreçleri kopyalayan yeteneğine biomimetic organa ve insan-on-a-chip cihazları tasarlama en avantajlı olacağını tahmin ediyoruz. Bu imalat tekniği, kanser metastazı, 5,6 ve kan-beyin bariyeri modelleri 25 de dahil olmak üzere, in vitro bir hastalık modellerinin oluşturulması için ilgi çekici olabilir. Lazer tabanlı hidrojel bozulması önceden nöronal gelişim 21-23 rehberliği için parça oluşturmak için kullanılan edildiği gibi, bu tekniğin görüntü kılavuzluğunda uzatma kullanıcı tanımlı 3D uzamsal düzenlemeler hücreleri konumlandırmak için gelişmiş doku mühendisliği stratejileri faydalı olabilir.

<table><tbody><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks</td><td>R2015a</td><td>protokolde "programlama yazılımı" olarak adlandırılmıştır; algoritma ile ilgili ayrıntılar için kaynak 9'a bakın</td></tr><tr><td>FIJI (Fiji is Just Image J)</td><td>NIH</td><td>sürüm 1.51a</td>, LSM 780 Konfokal Mikroskop <td>protokolünde "görüntü işleme yazılımı" olarak adlandırılmıştır</td></tr><tr><td></td><td>Zeiss,</td><td></td><td>protokolde "lazer taramalı konfokal mikroskop" olarak adlandırılmıştır; lazer bazlı hidrojel için bozulma</td></tr><tr><td>Zen 2010B SP1</td><td>Zeiss</td><td>sürüm 6.0</td>, <td>protokolde "mikroskop yazılımı" olarak adlandırılmıştır; Zeiss LSM-780</td></tr><tr><td>Multitime, 2010'da</td> kullanım için <td>Zeiss</td><td>v16.0</td>, <td>protokolde "mikroskop makrosu" olarak adlandırılmıştır; Zeiss LSM-780'de kullanım için (Zen ile birlikte)</td></tr><tr><td>Objektif W Plan-Apochromat 20X/1.0 DIC D=0.17 M27 75 mm</td><td>Zeiss</td><td>421452-9880-000</td><td>Zeiss LSM-780'de kullanım için</td></tr><tr><td>Chameleon Vision II Modelocked Ti:S Lazer</td><td>Sodyum</td><td></td> klorür Sigma-Aldrich S5886-1KG <td>protokolünde "yüksek güçlü darbeli lazer" olarak adlandırılan</td></tr> tutarlı <tr><td>HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3375-250G</td><td></td></tr><tr><td>Trietanolamin (TEOA)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>90279-100ML</td><td>yanıcı; cilt ve göz tahriş edici; çeker ocakta çalışmak</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> Sodyum <td></td></tr><tr><td> hidroksit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5881-500G</td><td></td></tr><tr><td>150 mL 0.2 & mikro ile Vakumlu Filtrasyon Kapları; m PES Membran</td><td>VWR</td><td>10040-460</td><td></td></tr><tr>Evde <td></td><td>sentezlenen</td><td>PEGDA</td>, <td>sentez yöntemleri için kaynak 33'e bakın; argon altında saklayın</td></tr><tr><td>Eozin Y disodyum tuzu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E6003-25G</td><td></td></tr><tr><td>1-vinil-2-pirolidinon (NVP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>V3409-5G</td><td>argon altında saklayın; kanserojen; çeker ocakta çalışmak</td></tr><tr><td>3M Çift Taraflı Bant, 9500PC, 6.0 mil</td><td>Thomas Goldkamp</td><td>37728</td><td></td></tr><tr><td>Flexmark 90 PFW Astar</td><td>FLEXcon</td><td>FLX000620</td><td>çift taraflı bandın taşınması için destek</td></tr><tr><td>Model SC Plotter (yapışkan kesici)</td><td>USCutter</td><td>SC631E</td><td>, lamelleri petri kaplarına bağlamak için halka şeklinde yapıştırıcı kesmek için kullanılır</td></tr><tr><td>60 mm 20 mm Delikli Petri Kabı</td><td>MatTek Corporation</td><td>P60-20-F-NON</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek Yoğunluklu Aydınlatıcı (beyaz ışık kaynağı)</td><td>Fiber-Lite</td><td>4715MS-12WB10</td><td></td></tr><tr><td>Güç Ölçer</td><td>Newport</td><td>1916-R</td><td>, beyaz ışık kaynağı kullanırken 524 nm'de gücü algılar</td></tr><tr>İnce Profil Güç <td>ölçer ile kullanım için</td><td>Değnek Dedektörü</td><td>Newport</td><td>918D-ST</td></tr><tr>PDMS kalıpları yapmak için kullanılan<td>Sylgard 184 Silikon Elastomer Kiti</td><td>Dow Corning</td><td>3097358-1004</td><td>; Yöntemler için Kaynak 7'ye bakın</td></tr><tr><td>TMPSA-İşlevselleştirilmiş # 1.5 Lamel, 40 mm Evde</td><td>sentezlenen</td><td></td> yuvarlak, yöntemler <td>için kaynak 7'ye bakın</td></tr><tr><td>Dekstran, Floresein, 2.000.000 MW, Anyonik, Lizin Sabitlenebilir</td><td>Yaşam Teknolojileri</td><td>D7137</td><td>alternatif etiketli dekstran kullanabilir; 2.000 kDa, %5'lik bir 3.4 kDa PEGDA hidrojel</td></tr><tr><td>1 mL Şırınga, Luer-Lok</td><td>BD</td><td>309628</td><td></td></tr> <tr><td>kolayca yayılmazAkrodisk Şırınga Filtresi, 0.2 & m Supor Membran, Düşük Protein Bağlayıcı</td><td>Pall</td><td>PN 4602</td><td></td></tr><tr><td>yapışkan-Slayt VI 0.4&nbsp; </td><td>Ibidi</td><td>80601</td><td>hidrojelleri barındırmak için kullanılabilen mikroakışkan cihazlar</td></tr></tbody></table>

vasküler kaynaklı mikroakışkan ağların görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı fabrikasyon

Image-guided, Laser-based Fabrication of Vascular-derived Microfluidic Networks

Bu ayrıntılı bir protokol PEGDA hidrojeller gömülü vasküler kaynaklı mikroakışkan ağlar imalatı için görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı hidrojel bozulması uygulanmasını özetliyor. Burada, görüntü kılavuzluğunda lazer kontrolü için izin sanal maskeleri oluşturulmasını açıklar; mikroakışkan ağ imalat ve basınçlı odaklı akışı için uygun bir micromolded PEGDA hidrojel, fotopolimerizasyon; Bir femtosaniye darbeli Ti ile eşleştirilmiş bir piyasada mevcut lazer tarama konfokal mikroskop kurulum ve kullanım: hidrojel bozulmasını teşvik S lazer; ve fabrikasyon mikroakışkan ağların görüntüleme floresan türleri ve konfokal mikroskopi kullanılarak. Bu inceliklerini bir dizi içerir mikroakışkan imalat amaçlı ticari bir mikroskop kullanılarak çok önemli adımlar olarak protokol çok, mikroskop yazılımı ve mikroskop makronun doğru kurulumu ve uygulanması üzerine odaklanmıştır. Bu techniqu görüntü kılavuzluğunda bileşenE böylece yaratıcı mikroakışkan tasarım ve hemen hemen tüm yapılandırma karmaşık mikroakışkan sistemlerin imalatı için izin 3D görüntü yığınlarının veya kullanıcı tarafından oluşturulan 3D modelleri uygulama olanağı sağlar. Doku mühendisliği beklenen etkisiyle, bu protokolde belirtilen yöntemler organa ve insan-on-a-chip cihazlar için gelişmiş biomimetic microtissue yapılarının üretiminde yardımcı olabilir. In vivo damarların karmaşık mimarisi, eğrilik, boyut ve yoğunluk taklit ederek, temel biyolojik taşıma süreçleri ilaç farmakokinetiği ve hastalığın daha doğru in vitro modelleme neden bu yapılarda çoğaltılmış olabilir.

3D, vasküler kaynaklı mikroakışkan ağını oluşturmak için görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı hidrojel bozulması uygulanmasını göstermek için, bıçak kenarlı tarama mikroskobu (KESM) 26, 27 üzerinden satın alınmıştır fare beynin damarsal bir 3D görüntü yığını kullanılan . Yukarıda açıklandığı gibi büyük mikrovasküler veri kümesi A seçilmiş 3D bölgesi, görüntü kılavuzluğunda mikroakışkan ağ oluşumu için sanal maskeleri bir dizi haline getirilmiştir. imalattan sonra elde edilen mikro-akışkan ağ FITC işaretli, 2.000 kDa dekstran çözeltisi ile perfüze edildi ve konfokal mikroskopi ile görüntülenmiştir. Ağ mimarisi (Şekil 1 A ve C) ve imal mikroakışkan ağı (Şekil 1B, D) gibi tanımlanmıştır, in vivo damar görüntü yığını Z çıkıntılar (Şekil 1 A ve B) ve 3D render (Şekil 1C üretilmesi için kullanılmıştır ve D </strong&gt;). Görüntülerin karşılaştırılması o görüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı hidrojel bozulması boyutu, kıvrımlı ve in vivo damarların karmaşık mimarisi özetlemek 3D biomimetic microfluidic ağların imalat sağlar göstermektedir. tekniğin geniş bir çap aralığı içeren ağların üretimi için uygun olduğu; Şekil 1 içinde, 3.3 ile çapı 28,8 um arasında değişen kanal oluşturulmuştur. Şekil 1B sol üst ve Şekil 1D sol köşesinde büyük dikdörtgen yapı ağına akışını tanıtmak için giriş kanalı olduğunu unutmayın. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55101/55101fig1.jpg" /> Şekil 1: mikroakışkan Ağı Vasküler-Türetilmiş. Fare beyin damar (A ve C) bir görüntü yığını elde edilen sanal maskelerinin bir dizi, Fabrica&#39;ya kullanıldıgörüntü kılavuzluğunda, lazer tabanlı bozulması üzerinden PEGDA hidrojel (B ve D) gömülü bir 3D biomimetic microfluidic ağı te. mikroakışkan ağ 2.000 kDa FITC etiketli dekstran ile perfüze ve konfokal mikroskobu ile görüntülendi. Z-projeksiyonları (A ve B) ve iki ağların 3D render (C ve D) yoğunluğu, organizasyon ve in vivo damarların genel mimarisini özetlemek mikroakışkan ağları oluşturmak için yeteneğini göstermek. Ok (D) dekstran tanıtmak için oluşturulan dikdörtgen giriş işaretler. Ölçek çubuğu 50 mikron temsil eder. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55101/55101fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Biz sıvı f başlatmak için iki yöntem, basınç kafaları ve şırınga pompaları, hayata geçirdikBu gömülü mikroakışkan ağlarda düşük. Örneğin, 30 30 ile um dikdörtgen kanal basınç kafası 7 üzerinden tahrik edilen akışkan akışı, bir micromolded PEGDA hidrojel iki kuyu (Şekil 2A) bağlamak için imal edilmiştir. iyi sol oluşturulan basınç kafasının sağda mikrokanal yoluyla ve kuyuya akışını kaynaklı. Şekil 2A, tetrametilrodamin (TRITC) bir başlangıç ön -etiketli olarak, 70 kDa dekstran zaman atlamalı mikroskopi kullanılarak kanal üzerinden hareket gözlenmedi. Sağdaki kuyuya, kanaldan, iyi soldan Daha sonra, Şekil 2B&#39;de, 10 mikron çaplı floresan polistiren küre aktı. girişinde de micromolded sıvı mevcut hacmi kontrol akış süresi ve giriş arasında üretilen hidrostatik gradyanı ile kontrol edilen akış oranı ile ve de çıkış, micromolded hidrojellerin basınçlı tahrik akımı basit bir yöntem sağlar akış içintim, bir dış gövde ve bir şırınga pompası gerek olmadan. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55101/55101fig2.jpg" /> Şekil 2: Micromolded PEGDA Hidrojel Basınç Baş-Driven Akış. PEGDA gömülü mikrokanal ile bağlı iki kuyu içeren bir hidrojel oluşturmak üzere micromolded edildi. Bir basınç iyi bir ila 30 ile 30 um, dikdörtgen kanal boyunca akışını başlatmak için de sol TRITC-etiketli, 70 kDa, dekstran (A1-A3) ve 10 mikron polistiren küre (B1-B3) &#39;de oluşturulan diğer. Ölçek çubuğu 50 mikron temsil eder. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55101/55101fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Alternatif olarak, mikroakışkan ağlar içinde sabit sıvı akışını oluşturmak için, şırınga pompası odaklı fDüşük şırınga pompası arabirim için giriş ve çıkış delikleri ile ikincil bir mikroakışkan cihazın içine hidrojel polimerizasyonu yoluyla başlatılabilir. Şekil 3A&#39;da, bir ticari olarak temin edilebilir, önceden imal mikroakışkan cihaz, 7 genişliği boyunca foto polimerize hidrojelin bir 1 mm bir bant ile gösterilmiştir. Lazer tabanlı bozulma hidrojeller solo için burada açıklanan aynı protokolü kullanarak ev sahipliği hidrojellerin mikroakışkan kanalları ve ağları imal etmek uygulanmıştır. Şırınga pompası tarafından üretilen akım, 20 mikron çaplı silindir şeklindeki kanal mikroakışkan cihaz içine yerleştirilmiş bir hidrojel imal edilmiştir Şekil 3B, görülebilir. 5 uL / s debi uygulandığında, küreler görüş alanı içinde hareket ise çizgiler ile kanıtlandığı gibi bu 20 mikron çaplı kanalında, bireysel 2 mikron floresan polistiren küreler kolayca, sıvı akışı olmadan (Şekil 3B1) çözümlenir (Şekil 3B2 &lt;/ Strong&gt; &#39;). Aynı yaklaşım, TRITC etiketli akışını izlemek için bir 2D, vasküler türetilmiş ağ akışı başlatmak için kullanılmıştır, çevredeki hidrojel (Şekil 3C), ağ ve difüzyon yoluyla 65 kDa dekstran. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/55101/55101fig3.jpg" /> Şekil 3: mikroakışkan Konutlar PEGDA Hidrojellerinin Polimerize Şırınga Pompası-Driven Akış. 17 x 3.8 x 0.53 mm (x, y, z) mikrokanal ile ticari olarak temin edilebilen, önceden imal edilmiş mikro-akışkan cihazı (A) ile belirtilen bir Fotopolimerize 1 x 3.8 x 0.53 mm (x, y, z) PEGDA hidrojel, ev siyah ok. Bir 20 mikron çaplı silindirik bir kanal hidrojel ile hazmedilmiştir ve 2-mikron polistiren küreler aygıtı (B) aracılığıyla pompalanmıştır. Küreler açıkça sıvı akışı (B1) olmadan çözümlenir, ancak 5 uL / s akış hızında çizgiler olarak görünür(B2). Başka bir yer hidrojel, 2B vasküler türetilmiş ağı imal edilmiş ve TRITC-etiketli, 65 kDa dekstran ağı (C) ile pompalanmıştır. Time-lapse mikroskopi bu kanalları doldurdu ve çevredeki hidrojel içine yayılmış olarak floresan dekstran izlemek için kullanılmıştır. (B) ve (C) &#39;de beyaz oklar sıvı akış yönünü göstermektedir. (C) kalibrasyon çubuğu floresan dekstran yoğunluğunu gösterir. Ölçek çubukları (C) &#39;de (B1)&#39; de 20 um ve (B2) ile 50 um temsil etmektedir. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55101/55101fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Bu protokol, poli(etilen glikol) diakrilat (PEGDA) hidrojellere gömülü vasküler türetilmiş, biyomimetik mikroakışkan ağları üretmek için görüntü kılavuzlu, lazer tabanlı hidrojel bozunmasının uygulanmasını ana hatlarıyla belirtir. Bu biyomimetik mikroakışkan sistemler, doku mühendisliği uygulamaları, in vitro hastalık modellerinin oluşturulması ve gelişmiş "çip üzerinde" cihazların üretilmesi için yararlı olabilir.

Vasküler kaynaklı mikroakışkan Ağların görüntü kılavuzluğunda, Lazer tabanlı Fabrikasyon

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic ...

Bu protokolün genel amacı, görüntü kılavuzlu lazer tabanlı degradasyon kullanarak polietilen glikol diakrilat hidrojellerine gömülü, üç boyutlu vasküler kaynaklı biyomimetik mikroakışkan ağlar oluşturmak için femtosaniye darbeli lazerle donatılmış bir konfokal mikroskobun nasıl kullanılacağını açıklamaktır. Bu tekniğin önemli bir avantajı, sentetik yapılarda in vivo vaskülatürün yoğunluğunu, tortuozitesini, boyut aralığını ve genel mimarisini doğru bir şekilde yeniden oluşturan üç boyutlu biyomimetik mikroakışkan ağlar üretme yeteneğidir. Bu mikroakışkan üretim yaklaşımı, in vivo benzeri doku mühendisliği yapılarının, biyomimetik hastalık modellerinin ve ultra yüksek yoğunluklu çip üstü cihazların geliştirme kapasitemizi artıracaktır.Bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir; çünkü mikroskop yazılımının uygun şekilde kurulumu ve uygulanması sezgisel değildir, ancak istenen mikroakışkan ağların oluşturulmasında hayati rol oynar. Sanal maskelerin oluşturulması, mikroskobun yapılandırılması ve sanal maskelerin mikroskop yazılımına yüklenmesi dahil olmak üzere birçok hazırlık adımı metin protokolünde ele alınmıştır. PEGDA hidrojeli fotopolimerize etmek için öncelikle, alt kısmında 20 millimeter çapında bir delik bulunan 60 millimeter'lik bir petri kabına çift taraflı yapışkan bir halka yapıştırın.Ardından, bir çeker ocak içerisinde, folyo ile kapatılmış iki mililitrelik kehribar renkli santrifüj tüpüne bir mililitre TEOA içeren HBS ekleyin. Daha sonra, tüpe 10 mikrolitre bir milimolar Eosin Y disodyum tuzu ekleyin. Şimdi, bir cam pipet kullanarak bir cam behere küçük bir hacimde NVP pipetleyin.Bu hacimden 3.5 µL NVP alın ve karışıma aktarın. Ardından, folyo kaplı ikinci bir tüpe 10 mg 3.4 kDa PEGDA ekleyin. Daha sonra, %5 ağırlık/hacim PEGDA prepolimer çözeltisi hazırlamak için karışımdan 0.2 mL ekleyin.Şimdi, PEGDA tamamen çözünene kadar prepolimer çözeltisini vorteksleyin. Ardından, hiç hava kabarcığı oluşturmadan 60 µL'yi bir PDMS kalıba pipetleyin. Şimdi, akrile edilmiş 40 mm numara 1.5 cam lamelini PDMS ara parçalar üzerindeki çözeltinin üzerine ortalayarak yerleştirin.Ardından düzeneği, 95 milliwatt iletecek şekilde kalibre edilmiş beyaz bir ışık kaynağının altına yerleştirin. Polimeri üç dakika boyunca kürleyin. Daha sonra, hidrojeli PDMS'den ayırmak için kalıp ile lam arasında distile su akıtın ve hidrojeli durulayarak çıkarın.Ardından, hidrojelden su çekmeden lamelin kenarlarını dikkatlice kurulayın. Şimdi, lameli hazırlanmış petri kabına yapıştırın. Hafifçe bastırmak yardımcı olur.Ardından, hidrojeli distile suya daldırın. Lazer taramalı konfokal mikroskobu metin protokolünde açıklandığı şekilde kurun ve hidrojel görselleştirme konfigürasyonuyla başlatın. Sonrasında, hidrojeli ve petri kabını sahne ekine yerleştirip sahne üzerine koyun.Ardından, petri kabını en az beş mililitre distile su ile doldurun ve su daldırma objektifini, hidrojelle temas etmeyecek şekilde hemen üzerine indirin. Şimdi, argon lazer hattını açmak için live seçeneğine tıklayın. Daha sonra, Eosin Y sinyali hidrojelin üst tarafında görünene kadar hidrojele odaklanın.Hidrojeli bulmaya yardımcı olması için, güç yüzdesini veya pinhole boyutunu geçici olarak artırmayı deneyin. Hidrojelin üst ve alt konumlarını ve kuyucuğun tabanını işaretleyin. Ardından, kuyucuğun kenarlarını bulmak için joystick'i kullanarak enine hareket edin.Odak penceresinde, Z konum kutusunun yanındaki aşağı ok işaretini kullanarak odak düzlemini hidrojelin içinde 150 mikron aşağı indirin. Bir sonraki adım kritiktir. Sahne penceresindeki X ve Y konumlarını sıfırlayın, ardından işaretlenmiş diğer tüm konumları silin ve yalnızca sıfırlanan konumu işaretleyin.Şimdi, bir giriş kanalı oluşturma işlemine başlamak için önce bir görüntü yakalayın ve ardından bölgeler penceresindeki dikdörtgen düğmesini kullanarak vasküler ağın girişi olacak bölgeyi ana hatlarıyla belirleyin. Daha sonra kanal oluşumu yapılandırmasına geçin. Detaylar metin protokolünde verilmiştir.Oraya ulaştığınızda, bir Z yığını penceresinde, Z yığınını mevcut konumda ortalamak için üstteki merkez düğmelerine ve offset'in üzerindekilere tıklayın. Ardından, girişin ne kadar büyük olması gerektiğine bağlı olarak, bir aralıkla dilim sayısını ayarlayın. Şimdi, hızın üç olarak ve güç yüzdesinin 100 olarak ayarlandığını kontrol edin.Ardından konfigürasyonu kaydederek devam edin ve deneyi başlat düğmesine tıklayın. Kanalın bozunması sırasında hidrojeli görselleştirmek için, görüş alanındaki bölge siyahsa kanallar penceresindeki genel kazancı (gain master) artırın veya bölge beyazsa genel kazancı azaltın. Bozunmanın ardından, hidrojel görselleştirme konfigürasyonuna geri dönüp canlı izleme (live) seçeneğine tıklayarak girişin oluştuğundan emin olun.Öncelikle, bölgeler (regions) penceresi altında, sanal maskelerin Z yığından herhangi bir ovl dosyasını yükleyin ve görüş alanındaki ROI'leri görmek için ok düğmesine tıklayın. Ardından, hidrojel görselleştirme konfigürasyonunu taramak için "live" seçeneğine tıklayın ve hidrojel girişinin vasküler ağ içindeki doğru konuma bağlanması için joystick'i veya sahne (stage) penceresini kullanarak hidrojeli konumlandırın. Sonrasında, odak penceresindeki adım boyutunu kullanarak ve aşağı okuna tıklayarak, odak düzlemini mikroskop makrosundaki ilk konuma, yani önceki merkezlenmiş Z konumundan 50 micron aşağıya indirin.Tekrar, X ve Y konumlarını yeniden sıfırlamak, işaretlenmiş diğer tüm konumları silmek ve yalnızca bu konumu yeni sıfır noktası olarak işaretlemek kritik önem taşımaktadır. Bu yeni konfigürasyonu kaydettiğinizden emin olun. Şimdi, kanal oluşum konfigürasyonu altında, yalnızca zaman serisi ve ağartma pencerelerini seçin.Ardından, makroyu açın ve kaydetme sekmesini seçin. Daha önce oluşturulan reçeteyi seçin ve uygula düğmesine tıklayın. Kaydet düğmesine tıklamadığınızdan emin olun, aksi takdirde reçete üzerine yazılacaktır.Ayarları doğruladıktan sonra, kanal oluşum yapılandırmasını tekrar kaydedin ve ardından mikroskop makrosundaki güncelle düğmesine tıklayın. Mevcut konum listesinin üzerine yazmak için hayır'a tıklayın ve ardından protokolü başlatmak için mikroskop makrosundaki başlat düğmesine tıklayın. Bozunma işlemi tamamlandıktan sonra, hidrojelin doğal Eosin Y sinyalinden daha parlak bir sinyale sahip olan FITC işaretli dekstranın görüntülenmesini sağlamak için daha düşük bir lazer gücünde hidrojel görselleştirme yapılandırmasını kullanın.Floresanla işaretlenmiş dekstranı eklemeden önce, hidrojeldeki kuyucuktan bir miktar suyu emdirerek alın. Ardından, 10 µL filtrelenmiş FITC-işaretli dekstranı pipetle ekleyin. Açıklanan bu prosedür, görüntü kılavuzlu mikroakışkan ağ oluşumu için geniş hacimli mikrovasküler görüntüleri bir dizi sanal maskeye dönüştürmek amacıyla kullanılmıştır.Elde edilen mikroakışkan ağ, türetildiği in vivo damar yapısıyla karşılaştırılmıştır. Görüntü kılavuzlu lazer tabanlı hidrojel bozunumu; in vivo damar yapısının boyutunu, kıvrımlılığını ve karmaşık mimarisini yeniden oluşturan 3B biyomimetik mikroakışkan ağların fabrikasyonuna olanak sağlamıştır. Bu gömülü mikroakışkan ağlarda sıvı akışını başlatmak için hem basınç başlıkları hem de şırınga pompaları kullanılmıştır.Floresan işaretli 70 kilodalton dekstran ve 10 mikron polistiren boncukların, basınç başlığının tetiklediği bir akışla soldan sağa doğru hareket ettiği gözlemlenmiştir. Alternatif olarak, ikincil bir mikroakışkan cihazın içinde bir hidrojelin fotopolimerizasyonu ile şırınga pompası kontrollü akış başlatılmıştır. Burada açıklanan protokol kullanılarak, şırınga pompası kontrollü akış ve 65 kilodalton dekstranın perfüzyonu için yerleştirilmiş bir hidrojel içerisinde 2B vasküler kaynaklı bir ağ oluşturmak amacıyla lazer tabanlı degradasyon uygulanmıştır.Bu videoyu izledikten sonra, görüntü güdümlü lazer tabanlı hidrojel bozunması kullanarak biyomimetik mikroakışkan ağlar oluşturmak için femtosaniye darbe lazerle donatılmış bir lazer taramalı konfokal mikroskobun nasıl kullanılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Uzmanlaşıldığında, bu teknik uygun şekilde uygulandığı takdirde iki ila üç saat içinde tamamlanabilir. Bu prosedürü uygularken, güç, dalga boyu ve tarama hızı dahil olmak üzere lazer parametrelerinin, bozunmaya uğratılan hidrojel formülasyonuna göre ayarlanması ve optimize edilmesi gerektiğini unutmamak önemlidir.Teşekkür ederiz ve deneylerinizde başarılar dileriz.

image-guided-laser-based-fabrication-vascular-derived-microfluidic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Bir mikro-on-a-chip platformu fotolitografik reflowable ışığa tekniği, yumuşak litografi ve Mikroakiskan kombinasyonu tarafından geliştirilmiştir. Endothelialized mikro platformu, in vivo mikrodamar içinde üç boyutlu (3D) geometrisi ile taklit eden sürekli perfüzyon kontrollü akış altında çalışan, yüksek kaliteli ve gerçek zamanlı görüntü sağlar ve mikrovasküler araştırma için uygulanabilir.

Çok derinlemesine Dairesel kesit Endothelialized mikro kanallar-on-a-chip Geliştirme Prosedürü

PDMS substratları üzerinde desenli genipin ve fibronektinin mikroakışkan birikimi için bir yöntem sunuyoruz, bu da vasküler düz kas hücresi yoğun dokuların uzun süreli canlılığına izin veriyor. Bu doku üretim yöntemi, hastalıkla ilgili zaman dilimlerinde vasküler kasılmayı ölçmek için önceki vasküler kas ince film teknolojisi ile birleştirilmiştir.

Micropatterned Vasküler Musküler İnce Filmlerin Genişletilmiş Kültür mikroakışkan Genipin Biriktirme Tekniği

Bu el yazması endotele fizyolojik özelliklerini recapitulate mikrodamarlar mühendisi bir enjeksiyon kalıplama yöntemi sunar. Mikroakışkan tabanlı süreç böyle akışı, hücresel kompozisyon, geometri ve biyokimyasal geçişlerini olarak Uyarlanabilen koşullar, patent 3D damar ağları oluşturur. üretim süreci ve potansiyel uygulama örnekleri açıklanmıştır.

Micropatterning ve 3D mikrodamarlar Meclisi

Biz nerede bir ikincil hücre tipi bozukluklarına doku ve organoids oluşturmak için bu microfibrous yapının interstisyel uzaya daha fazla numaralı seribaşı bir microfibrous vasküler yatağın mühendislik bir mikrosıvısal bioprinting strateji temel alan genel bir protokol sağlar.

Mikrosıvısal Bioprinting mühendisliği için doku ve Organoids skarların

Protokol bir küresel perfusable vasküler ağlarda mühendisi açıklar. Küresel'ın çevresindeki microenvironment angiogenez teşvik ve küresel bir mikrosıvısal cihazın mikro bağlanmak için planlanmaktadır. Yöntemi uzun zamandır beklenen tekniktir üç boyutlu kültürlerde küresel perfüzyon sağlar.

Perfusable vasküler ağ özellikli bir doku içinde bir mikrosıvısal aygıt

Mühendislik dokuları, hayati besinleri ve gazları sağlamak ve metabolik atıkları gidermek için uygun vasküler ağlara büyük ölçüde güvenir. Bu çalışmada, endotel hücrelerinin ve destek hücrelerinin adım adım tohumlama protokolü, kontrollü bir 3D ortamda gelişen damar davranışını incelemek için yüksek verimli bir platformda son derece organize damar ağları oluşturur.

Filizlenen Kan Damarlarını İncelemek için Mozaikli İskelelerde Stepwise Hücre Tohumlama

Bu protokolde, fizyolojik olarak ilgili bir mikrovasküler ortamı yeniden üretebilen ve tüm lökosit adezyon / migrasyon kaskadını yeniden üretebilen bir biyomimetik mikroakışkan testi, inflamatuar hastalıkta lökosit-endotel hücre etkileşimlerini incelemek için kullanılmaktadır.

Enflamasyon Sırasında Lökosit-Endotelyal Hücre Etkileşimini İnceleyen Mikrofizyolojik Bir Sistem

Tasarlanmış flepler, dahil edilmiş bir fonksiyonel vasküler ağ gerektirir. Bu protokolde, hiyerarşik vasküler ağ ve onun doğrudan mikrocerrahi anastomozlarını sıçan femoral arterine içeren 3D baskılı bir doku flebi üretme yöntemini sunuyoruz.

3D Baskı Teknolojileri Kullanılarak Mühendislik Vasküler Flaplarının İmalatı

Bu protokol, yükleme, bakım ve değerlendirme prosedürlerinin bir açıklamasıyla birlikte yüksek verimli temel ve translasyonel insan kanseri araştırmaları, gelişmiş ilaç taraması, hastalık modellemesi ve kişiselleştirilmiş tıp yaklaşımları gerçekleştirmek için fizyolojik olarak ilgili bir çip üzerinde tümör modeli sunar.

Kanser Araştırmaları için Fizyolojik İnsan Vaskülarize Mikro-Tümör Modelinin Oluşturulması

Burada, pnömonektomiyi taklit etmek için tasarlanmış bir çip üzerinde organ (OOC) sistemi oluşturmak için bir protokol sunuyoruz. Bu sistem, glikokaliks bozukluğu ile pnömonektomi sonrası komplikasyonlar arasındaki potansiyel ilişkiyi araştırır.

Pnömonektomi Sonrası Endotelyal Glikokaliksin 3D Akışkan Çipte Modellenmesi - Vasküler Tabanlı Çip Üzerinde Organ Sistemi Üretmeye Yönelik Bir Yaklaşım

Keşfedin, femtosaniyeli lazer ve konfokal mikroskopi kullanarak PEGDA hidrojeller içinde vasküler kaynaklı biyomimetik mikroakışkan ağlar oluşturmayı. Bu yöntem, doku mühendisliği ve hastalık modellemesi için gerçekçi vasküler mimari sağlar.

Vasküler kaynaklı mikroakışkan Ağların görüntü kılavuzluğunda, Lazer tabanlı Fabrikasyon

Daha fazla video keşfet