למרות תרבית תאים 2D נעשה שימוש נרחב לחקר הסרטן, מגבלות קיימות כמו התאים גדלים בתבנית חד שכבתי עם ריכוז אחיד של חומרים מזינים וחמצן. תרבויות אלה חוסר תא חשוב-תא, התא-מטריקס אינטראקציות להציג הגידול מקורי microenvironment (טיים). כתוצאה מכך, מודלים אלה לקוי מסכם את הדברים בתנאים פיזיולוגיים, וכתוצאה מכך התנהגויות תא סוטה, לרבות מורפולוגיות לא טבעי, הארגון קולטן לא סדיר, ממברנה קיטוב ביטוי גנים לא נורמלי, בין היתר תנאים1,2,3,4. מצד שני, תרבית תאים תלת-ממד, שבו תאים מורחבים בחלל הנפחי אגרגטים, spheroids או organoids, מציעה טכניקה חלופית ליצירת מדויקת יותר במבחנה סביבות ללמוד יסוד התא ופיזיולוגיה. מודלים תרבות תלת התא יכול גם לעודד אינטראקציות סלולרי-ECM כי הם קריטיים הפיזיולוגיות של יליד טיים במבחנה1,4,5. הטכנולוגיה 3D bioprinting המתעוררים מספק אפשרויות לבנות מודלים המחקים את טיים הטרוגנית.
Bioprinting תלת-ממד נגזרת שטנץ מהירה ומאפשרת הזיוף של תלת-ממד מזערים המסוגלים לחקות חלק המורכבות של החיים דגימות רקמה6,7. השיטות bioprinting הנוכחי כוללים דיו, שחול הדפסת לייזר בסיוע8. ביניהם, מאפשרת השיטה ההבלטה של הטרוגניות להיות בשליטת בתוך מטריצות מודפס דווקא מיקום סוגים שונים של חומרים במקומות שונים ראשונית. לכן הגישה הטובה ביותר ליצור הטרוגניות במבחנה מודלים המערבים מספר סוגים של תאים או מטריצות. שחול bioprinting שימש בהצלחה כדי לבנות פיגומים בצורת אוריקולארית9,11,10,מבנים כלי דם12, ועור רקמות13, וכתוצאה מכך באיכות הדפסה גבוהה תא הכדאיות. הטכנולוגיה כולל גם בחירות חומרים מגוונים, היכולת להפקיד חומרים עם תאים מוטבע עם צפיפות ידוע וחדר הפארמצבטית גבוהה14,15,16,17 . Hydrogels טבעיים וסינתטיים משמשים לעתים קרובות כמו bioinks 3D bioprinting עקב הביו שלהם, אתריים ורשתות הידרופילית שלהם זה ניתן לתכנן להידמות מבנית ECM7,18 ,19,20,21,22,23. Hydrogels גם הם יתרון כיוון שהם יכולים לכלול אתרים דבק עבור תאים, אלמנטים מבניים, חדירות של חומרים מזינים וגזים, התכונות המכאניות המתאים כדי לעודד תא פיתוח24. למשל, קולגן hydrogels מציעים אינטגרין אתרי anchorage תאים יכולים להשתמש בו כדי לצרף המטריקס. ג'לטין, שפגע בסימני קולגן, שומר על אתרים דומים של הידבקות תאים. לעומת זאת, alginate bioinert אך מספק תקינות מכנית על ידי יצירת crosslinks עם יונים כלט25,26,27,28.
בעבודה זאת, פיתחנו של הידרוג ללא הפרדות צבע כמו bioink, המורכב alginate, ג'לטין, עם קווי דמיון לאדריכלות מיקרוסקופיים של משתית הגידול הטבעית. תאים סרטניים בשד fibroblasts הוטבעו ב hydrogels, מודפס באמצעות bioprinter מבוססות ההבלטה ליצירת דגם תלת-ממד המחקה את microenvironment ויוו . בסביבת 3D מהונדסים מאפשר לתאים סרטניים בצורת הגידול multicellular spheroids (MCTS) עם הכדאיות גבוהה לתקופות ארוכות תרבית תאים (> 30 ימים). פרוטוקול זה מדגים את מתודולוגיות של סינתזה hydrogels ללא הפרדות צבע, אפיון של החומרים מיקרו ו שמשטחו, bioprinting דגמי הסלולר הטרוגנית, התבוננות היווצרות MCTS. מתודולוגיות אלה ניתן להחיל על אחרים bioinks ב שחול bioprinting כמו גם באשר עיצובים שונים של רקמות הטרוגנית מודלים עם יישומים פוטנציאליים והתרופות הקרנה תא העברת מבחני, מחקרים התמקד תא בסיסי פונקציות פיזיולוגיים.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הביולוגיה של הסרטן, כגון היווצרות גידולים, מעקב אחר נדידת תאים ואיתות סרטן ותאים בריאים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מאפשרת לנו לחקור גידולים בסביבה תלת מימדית יחד עם תאי סטרומל, כגון פיברובלסטים, בעלות נמוכה וביכולת שחזור גבוהה. חשוב לוודא שהחומרים ניתנים להדפסה ביולוגית וביו-פונקציונליים, מה שדורש מחקר כמותי של התכונות הריאולוגיות שלו ותאימות התאים.
הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שקשה ללמוד את שלבי הכנת ההידרוג'ל וערבוב ההידרוג'ל של התאים מכיוון שהיווצרות בועות מפריעה לנאמנות המודל המודפס. בארון בטיחות ביולוגית, ערבבו שלושה גרם אלגינט ושבעה גרם אבקת ג'לטין בכוס של 250 מיליליטר. הוסף מערבל מגנטי ו -100 מיליליטר DPBS.
אטמו את הכוס עם סרט פרפין סטרילי ונייר אלומיניום כדי למנוע זיהום. לאחר מכן הראו למשתתף את התרשימים הקוטביים הייחודיים והספציפיים התואמים את דפוסי האלקטרומיוגרפיה שלהם, או EMG. לאחר מכן, המשיכו בתסיסה בטמפרטורת החדר למשך שעתיים.
מחממים את התמיסה בחום של 37 מעלות צלזיוס עד שהג'ל עובר מעבר פאזה למצב נוזלי. לאחר מכן העבירו את התמיסה לצינורות צנטריפוגה חרוטיים סטריליים של 50 מיליליטר, ואטמו אותם. צנטריפוגה את הצינורות ב 834 פעמים גרם למשך חמש דקות כדי לחסל בועות גז.
לאחר מכן, שאפו את מבשר ההידרוג'ל למזרקים של