2次元細胞培養は、がん研究で広く使用されますが、セルは、栄養素や酸素の濃度が均一膜形式で育つように制限があります。これらの文化は重要な細胞を欠いているし、ネイティブの腫瘍微小環境 (TME) に存在する細胞マトリックスの相互作用。したがって、これらのモデルは悪い生理的に不自然な形態、不規則な受容体組織、膜の分極と他の間で、異常な遺伝子発現を含む異常な細胞の行動の結果を要約します。条件¹^,²^,³^,⁴。その一方で、セルが集計、回転楕円体、または organoids として体積空間で展開されている 3 D 細胞培養基本の細胞生物学および生理学を勉強するより正確な体外環境を作成する方法を提供しています。3 D 細胞培養モデルもネイティブ TMEの in vitro¹^,⁴^、⁵の重要な生理学的特性は、細胞外マトリクス相互作用を促すことができます。新興 3 D バイオプリンティング技術は、異機種混在の TME を模倣するモデルを構築する可能性を提供します。

3 D バイオプリンティングラピッドプロトタイピングから派生でき、生活の複雑さのいくつかを模倣することができる 3 D 微細構造の作製組織サンプル⁶^,⁷。インクジェット、押出成形、レーザー印刷⁸など現在バイオプリンティング法。中でも、押出法は、異なる初期の場所に材料の種類を正確に配置によって印刷された行列内で制御される不均一性をことができます。したがって、複数の種類のセルや行列を含む異種の in vitroモデルを作製する最善のアプローチです。押出バイオプリンティングは耳介の形の足場構築⁹、血管構造¹⁰^、¹¹^,¹², と皮膚の組織¹³、高い印刷再現性と細胞の結果に正常に使用されています生存率。技術はまた多彩な材料選択、埋め込まれて既知の密度と再現性の高い¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,^{17 セルと材料を堆積する機能を備えてください。}.天然および合成ハイドロゲル、生体親和性、活性、および ECM⁷^,¹⁸ ^{のように構造的にするように設計することができます彼らの親水性ネットワークによる 3 D バイオプリンティングの bioinks として多用します。、}¹⁹^,²⁰^,²¹^,²²^,²³。ヒドロゲルはセル、構造要素、栄養素、ガス透過性の接着剤のサイトを含めることができますのでを奨励する適切な機械的性質細胞開発²⁴有利ないます。例えば、コラーゲンゲルはインテグリン細胞を使用してマトリックスをアタッチアンカレッジサイトを提供しています。変性コラーゲン、ゼラチンには、同様の細胞接着サイトが保持されます。対照的に、アルギン酸は不活性が、二価イオン²⁵^,²⁶^,²⁷^,²⁸架橋を形成することにより機械的完全性を提供します。

この作品、bioink、アルギン酸とネイティブの腫瘍間質の微細なアーキテクチャに類似し、ゼラチンの構成として合成ハイドロゲルを開発しました。乳癌細胞と線維芽細胞、ヒドロゲルに埋め込まれていたし、生体内の微小環境を模倣する 3 D モデルを作成する押し出しベースの bioprinter経由で印刷します。設計された 3 D 環境では、細胞培養 (> 30 日) 長期間にわたって高い生存率と回転楕円体細胞腫瘍 (MCT) を形成する癌細胞をことができます。このプロトコルは、複合ゲルの合成、材料の微細構造と印刷適性、バイオプリンティング細胞異種モデル、および MCT の形成を観察の方法論を示します。薬剤のスクリーニング、細胞移動分析および基礎的な細胞に焦点を当てる研究への応用可能性と押し出しバイオプリンティング同様異種組織モデルの異なるデザインに関しての他の bioinks にこれらの方法論を適用できます。生理機能。

この方法は、腫瘍形成、細胞遊走追跡、がんおよび健康な細胞シグナル伝達など、がん生物学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、線維芽細胞などの間質細胞とともに3D環境で腫瘍形成を低コストで高い再現性で研究できることです。材料がバイオプリンティング可能で、かつバイオ機能的であることを確認することが重要であり、そのためにはそのレオロジー特性と細胞適合性を定量的に研究する必要があります。

ハイドロゲルの調製と細胞ハイドロゲルの混合ステップは、気泡形成がプリントモデルの忠実度を妨げるため、習得が難しいため、この方法の視覚的なデモンストレーションは非常に重要です。バイオセーフティキャビネットで、3グラムのアルギン酸塩と7グラムのゼラチン粉末を250ミリリットルのビーカーに混ぜます。マグネチックスターラーと100ミリリットルのDPBSを追加します。

ビーカーを滅菌パラフィンフィルムとアルミホイルで密封し、汚染を防ぎます。次に、参加者に、筋電図(EMG)パターンに対応するユニークで特異的な極座標プロットを示します。この後、室温で2時間撹拌を続けます。

ゲルが液体状態への相転移を起こすまで、溶液を摂氏37度で加熱します。次に、溶液を滅菌済みの50ミリリットルの円錐形遠心チューブに移し、密封します。チューブを834 gで5分間遠心分離し、気泡を取り除きます。

次に、ヒドロゲル前駆体を10ミリリットルのシリンジに吸引します。シリンジをキャップとパラフィンフィルムで密封します。使用する準備ができるまで摂氏4度で保管してください。

試験を開始する準備ができたら、調製したヒドロゲル前駆体のシリンジを摂氏37度の水浴に1時間置きます。シリンジが温まっている間に、レオメーターの電源を入れて初期化します。1時間後、シリンジをウォーターバスから取り出します。

約0.5ミリリットルの前駆体をレオメータプラットフォームに押し出します。コントロールパネルで、下向きの三角形のボタンをクリックします。測定ツールがトリミング位置に移動するのを待ちます。

へらを使用して、測定ツールの端から逃げた余分な前駆体を切り取り、余分な材料を廃棄します。次に、鉱物油を測定ツールの端にピペットで移します。オイルが境界を完全に密閉するのを待ちます。

コントロールパネルで、[続行]をクリックします。次に、[スタート]ボタンをクリックします。テストが完了したら、測定ツールを放し、上向きの三角形のボタンをクリックします。

測定ツールを取り外します。測定ツールとプラットフォームの両方を70%エタノールで清掃します。まず、テキストプロトコルで概説されているように、振幅と温度のスイープを完了します。

等温時間スイープを開始するには、[マイアプリ] をクリックし、[等温時間-温度テスト] のテンプレートをクリックします。ワークフロー

Bioprintable アルギン酸/ゼラチン ゲル 3 D<em>の in Vitro</em>モデル システム細胞スフェロイドの形成を誘導します。

Bioprintable アルギン酸/ゼラチンゲル 3 D<em>の in Vitro</em>モデルシステム細胞スフェロイドの形成を誘導します。