Esnek ve Güvenilir Yapıştırma için Erişilebilir Silikon Çip-Membran Sızdırmazlık Prosedürü

Organ-on-chip tasarımındaki boşluğu doldurmayı hedefliyoruz; gözenekli membranlı PDMS cihazları için yeni bir mühürleme prosedürü sağlamaktır. Şu anda çip sızdırmazlığı zordur, ancak bizim sürecimiz silisonu membranın gözeneklerinden geçirir, yani sadece silikon-silikon bağlanmasıyla ilgilenirsiniz. Eğer membran gözenekliyse, örneğin akciğer veya bağırsak üzerinde çip için, sadece PDMS, toluen ve vakum gereklidir.

Başlamak için, sıvı PDMS bazını kürleyici maddeyle 10'a 1 oranında iyice karıştırın. Vakum odası kullanarak, tüm hava kabarcıkları temizlenene kadar karışımı gazdan çıkarın. Geniş nozullu bir şırınga kullanarak, önceden hazırlanan kalıpları gazlı PDMS karışımıyla doldurun.

Doldurulmuş kalıpları vakum odasına yerleştirin ve tüm kabarcıklar temizlenene kadar yaklaşık 10 dakika gaz çıkarın. Kuru bir fırın kullanarak, kalıpları 65 derece Celsius'ta iki saat boyunca kürleyin. Sertleştirdikten sonra, kalıplardan katı parça yarılarını bir neşter ile çıkarın.

Her chip-half'ın kenarlarındaki flaşları kesin. Sonra, odanın her iki ucunda ve bitişik iki halkada üst yarıya dört giriş ekleyerek biyopsi punch'ı kullanarak alt haznenin giriş yerlerini gösterin. 3D baskılı bir şablonu bir PET veya PC membranının üzerine yerleştirin.

Bir bistüri kullanarak, zarı şekillendirin ve şablonu sıkıca yerinde tutun. Alternatif olarak, ekstraksiyon edilmiş bir ECM zarı hazırlayın ve kurutun. Şablonu zarın üzerine yerleştirin ve şekilini kesin ve şablonu sıkıca yerinde tutun.

Koruyucu gözlük ve nitril eldiven takın. Sıvı PDMS ile toluen'i 7'e 5 oranında karıştırarak harç hazırlanır. Geniş burunlu bir şırınga, enjektörle yukarı aşağı doğru iyice karıştırın, tutarlı hale gelene kadar.

Toluen işinde kullanılan tüm laboratuvar malzemelerini buharlaştırma için 24 saat boyunca bir duman davlumbasına yerleştirin. Malzemeleri onaylı ve etiketlenmiş kaplarda uzman atık hizmetleri aracılığıyla bertaraf edin. Şimdi pipet ucu kullanarak hazırlanan PDMS harcını, membranın yerleştirileceği çip yarısının yüzeyine hızla uygulayın.

Temiz forseps kullanarak, hazırlanan zarı bir ucundan tutun. Membran ucunu ıslak harmanın üzerine çip üzerinde doğru yere yerleştirin ve yerine düşmesini sağlayın. Zarı nazikçe yerinde tutun.

PDMS harcını membranın üstüne tekrar uygulayın, her vuruşta odadan uzaklaşarak kabarcıkları çıkarın ve membranın konumunu değiştirmeden sabitleyin. Zarla bağlı çip yarılarını harç uygulamasından sonra hemen vakum odasına yerleştirin ve oda sıcaklığında, 25 milibar vakumda 72 saat boyunca kürleyin. Vakum pompasını, basınç modülatörü ve plazma fırınını açın.

Odanın basıncını 320 milibara ayarlayın. Sonra hem zarla bağlı çip yarısını hem de ikinci çip yarısını 30 saniyelik oksijen plazması tedavisi için içine yerleştirin. Çipleri vakum odasından çıkardıktan sonra, iki yarıyı hafif el baskısı altında hızla birbirine bastırarak çip montajını tamamlayın.

Nil kırmızısı ile boyanmış PDMS harç, oda sıcaklığında PET ve PC membranlarının 0,4 mikrometrelik gözeneklerine sıvı harcın girmesini görselleştirmek için kullanıldı. Işık mikroskobu altında yapılan görüntüleme, silisonun gözenekleri başarıyla işgal ettiğini ve yüzeyi ince bir şekilde kapladığını gösterdi. Bazal membran içeren ekstrasellüler matris iskeleleri de çip cihazında başarıyla bağlanır ve bu yöntemin çeşitli membran tipleri arasında güçlü ve esnek bağlanma sağlamak için geniş uygulanabilirliğini gösterir.

Ekstrasellüler matriks zar bütünlüğü testi, zarın gece boyunca vakum tarafından indüklenen bir milimetre döngüsel yatay gerilmeye dayandığını ortaya koydu. Çipin, hava-sıvı arayüz hücre kültürü için bir çip üzerinde hava yolu performansı olarak doğrulamak amacıyla, insan akciğer Calu-3 epitel hücreleri birleşim noktasına ve cihazda havaya maruz kalana kadar yetiştirildi. 10 gün süren apikal hava maruziyetinden sonra, hücreler Alcian mavisi boyama ile gösterildiği gibi mukus üreten hücrelere ayrıldı.

Epitel hücreleri ekstrasellüler matris zarında fibroblastlarla birlikte kültürlendiğinde, epitel hücreleri iç tarafta birleşik bir monotabaka oluştururken, fibroblastlar dış yüzeyde daha az yoğun dağılıp, iğne benzeri bir morfolojiyi korudu. Bu prosedür, çoğu canlı ortamda organ-on-chip cihazlarının üretimini kolaylaştırır. Yeni geliştiriciler ve düşük gelirli laboratuvarlar için erişilebilir.

Epitel hücreleri, cihazda hava-sıvı arayüzünde kültürlenebilir, diğer hücre tipleriyle birlikte kültürlenebilir ve bariyer bütünlüğü kolayca araştırılır.