على الرغم من أن الثقافة الخلية 2D يستخدم على نطاق واسع في أبحاث السرطان، توجد قيود كما تزرع الخلايا في شكل أحادي الطبقة بتركيز موحد من المواد المغذية والأكسجين. تفتقر هذه الثقافات الهامة خلية خلية والخلية-مصفوفة التفاعلات الموجودة في الأم وورم المكروية (TME). ونتيجة لذلك، هذه النماذج الخص سوء الظروف الفسيولوجية، أسفر عن السلوكيات الشاذة الخلية، بما في ذلك مورفولوجيس غير طبيعي والمنظمة مستقبلات غير النظامية واستقطاب الغشاء والتعبير الجيني غير طبيعي، بين أمور أخرى الشروط1،2،،من34. من ناحية أخرى، يقدم الثقافة خلية ثلاثية الأبعاد، حيث يتم توسيع الخلايا في مساحة حجمية كمجاميع، الماغنيسيوم، أو أورجانويدس، أسلوب بديل لإيجاد بيئات في المختبر أكثر دقة لدراسة بيولوجيا الخلية الأساسية وعلم وظائف الأعضاء. يمكن أيضا أن تشجع ثقافة الخلية 3D نماذج التفاعلات الخلية-إدارة المحتوى في المؤسسة التي هي حاسمة الخصائص الفسيولوجية لأن TME الأصلي في المختبر4،،من15. بيوبرينتينج 3D التكنولوجيا الناشئة توفر إمكانيات لبناء النماذج التي تحاكي TME غير متجانسة.
بيوبرينتينج 3D مستمدة من النماذج الأولية السريعة ويمكن تلفيق المجهرية 3D قادرة على محاكاة بعض تعقيدات المعيشة عينات الأنسجة6،7. وتشمل أساليب بيوبرينتينج الحالي النافثة للحبر، البثق، وساعدت ليزر الطباعة8. فيما بينها، يسمح طريقة البثق التغايرية التحكم داخل المصفوفات المطبوعة بدقة تحديد المواقع أنواع متميزة من المواد في مختلف المواقع الأولية. ولذلك، هو أفضل نهج لاختلاق غير متجانسة في المختبر النماذج التي تنطوي على أنواع متعددة من الخلايا أو المصفوفات. بيوبرينتينج البثق وقد استخدمت بنجاح لبناء السقالات على شكل إذني9، هياكل الأوعية الدموية10،،من1112، والجلد الأنسجة13، مما أدى إلى دقة الطباعة العالية وخلية البقاء. ميزات التكنولوجيا أيضا تحديدات مادية متعددة الاستعمالات، القدرة على إيداع المواد مع الخلايا المضمنة مع الكثافة المعروفة، وإمكانية تكرار نتائج عالية14،،من1516،17 . كثيرا ما تستخدم بيوينكس الهلاميات المائية الطبيعية والاصطناعية بيوبرينتينج ثلاثية الأبعاد بسبب ما توافق مع الحياة وبيواكتيفيتي وشبكاتها ماء يمكن إجراء هندسة عكسية ليشابه هيكلياً ECM7،18 ،19،،من2021،،من2223. الهلاميات المائية أيضا مفيدة حيث أنها يمكن أن تشمل مواقع لاصقة للخلايا، والعناصر الهيكلية، النفاذية للمواد الغذائية والغازات، والخلية الخصائص الميكانيكية الملائمة لتشجيع التنمية24. على سبيل المثال، توفر الكولاجين الهلاميات المائية إنتغرين مرسى المواقع التي يمكن أن تستخدم الخلايا لإرفاق إلى المصفوفة. الجيلاتين، الكولاجين التشويه والتحريف، يحتفظ بمواقع الالتصاق خلية مماثلة. وفي المقابل، الجينات بيوينيرت لكنه يوفر السلامة الميكانيكية عن طريق تشكيل كروسلينكس مع أيونات ديفالينت25،26،،من2728.
في هذا العمل، قمنا بتطوير المائية مركب بيوينك، تتألف من الجينات والجيلاتين، مع أوجه التشابه مع بنية مجهرية ستروما الورم الأصلي. خلايا سرطان الثدي والخلايا الليفية كانت جزءا لا يتجزأ من الهلاميات المائية وطباعة عبر بيوبرينتير البثق المستندة إلى إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد يحاكي المكروية في فيفو . يسمح البيئة 3D الهندسة الخلايا السرطانية لتشكيل الورم متعددة الخلايا الماغنيسيوم (MCTS) مع صلاحية عالية لفترات طويلة من ثقافة الخلية (> 30 يوما). هذا البروتوكول يوضح منهجيات توليف مركب الهلاميات المائية، ووصف المواد المجهرية وبرينتابيليتي، بيوبرينتينج الخلوية نماذج غير متجانسة، ومراقبة تشكيل المراكز. يمكن تطبيق هذه المنهجيات الأخرى بيوينكس في بيوبرينتينج البثق، فضلا عن تصاميم مختلفة لنماذج الأنسجة غير متجانسة مع التطبيقات المحتملة في فحص المخدرات وفحوصات الهجرة الخلية والدراسات التي تركز على الخلية الأساسية الوظائف الفسيولوجية.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال بيولوجيا السرطان ، مثل تكوين الورم ، وتتبع هجرة الخلايا ، وإشارات السرطان والخلايا السليمة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تسمح لنا بدراسة تكوين الأورام في بيئة ثلاثية الأبعاد جنبا إلى جنب مع الخلايا اللحمية ، مثل الخلايا الليفية ، بتكلفة منخفضة وقابلية عالية للتكاثر. من المهم التأكد من أن المواد قابلة للطباعة الحيوية ووظيفية حيوية ، الأمر الذي يتطلب دراسة كمية لخصائصها الانسيابية وتوافق الخلايا.
يعدالعرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية حيث يصعب تعلم خطوات تحضير الهيدروجيل وخلط الهيدروجيل الخلوي لأن تكوين الفقاعات يتداخل مع دقة النموذج المطبوع. في خزانة السلامة الحيوية ، اخلطي ثلاثة جرامات من الألجينات وسبعة جرامات من مسحوق الجيلاتين في دورق سعة 250 مل. أضف أداة تقليب مغناطيسية و 100 مل من DPBS.
أغلق الدورق بغشاء بارافين معقم ورقائق الألومنيوم لتجنب التلوث. ثم أظهر للمشارك المخططات القطبية الفريدة والمحددة التي تتوافق مع أنماط تخطيط كهربية العضل ، أو مخطط كهربية العضل. بعد ذلك ، استمر في التحريض في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعتين.
سخني المحلول عند 37 درجة مئوية حتى يخضع الجل لمرحلة انتقالية إلى الحالة السائلة. ثم انقل المحلول إلى أنابيب طرد مركزي مخروطية معقمة سعة 50 مليلتر ، وأغلقها. قم بالطرد المركزي للأناب