Mikrofluidischen Genipin Abscheidetechnik für Extended Kultur von mikrostrukturierten Vascular Muscular Thin Films

Eric S. Hald; Kerianne E. Steucke; Jack A. Reeves; Zaw Win; Patrick W. Alford

doi:10.3791/52971

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Methodenartikel

Mikrofluidischen Genipin Abscheidetechnik für Extended Kultur von mikrostrukturierten Vascular Muscular Thin Films

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DOI:

10.3791/52971

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26. Juni 2015

Eric S. Hald¹ , Kerianne E. Steucke¹ , Jack A. Reeves¹ , Zaw Win¹ , Patrick W. Alford¹

¹Department of Biomedical Engineering, University of Minnesota

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir stellen eine Methode zur mikrofluidischen Abscheidung von gemustertem Genipin und Fibronektin auf PDMS-Substraten vor, die eine erweiterte Lebensfähigkeit von Geweben mit vaskulären glatten Muskelzellen ermöglicht. Diese Gewebeherstellungsmethode wird mit der bisherigen vaskulären muskulären Dünnschichttechnologie kombiniert, um die Gefäßkontraktilität über krankheitsrelevante Zeitverläufe zu messen.

Zusammenfassung

Die chronische Natur des Fortschreitens von Gefäßerkrankungen erfordert die Entwicklung experimenteller Techniken, die physiologisches und pathologisches Gefäßverhalten auf krankheitsrelevanten Zeitskalen simulieren. Früher wurde der Mikrokontaktdruck verwendet, um zweidimensionale funktionelle arterielle Nachahmungen durch Strukturierung von extrazellulären Matrixproteinen als Richtschnur für die Gewebeorganisation herzustellen. Vaskuläre muskuläre dünne Filme nutzten diese Nachahmungen, um die funktionelle Kontraktilität zu beurteilen. Die verwendete Mikrokontaktdruck-Herstellungstechnik enthält jedoch typischerweise hydrophobe PDMS-Substrate. Wenn das Gewebe die darunter liegende extrazelluläre Matrix umdreht, müssen neue Proteine eine Konformationsänderung oder Denaturierung durchlaufen, um hydrophobe Aminosäurereste zur Bindung an die hydrophoben PDMS-Oberflächen freizulegen, was zu einer veränderten Bioaktivität des Matrixproteins, einer Delamination und dem Tod des Gewebes führt.

Hier präsentieren wir eine mikrofluidische Abscheidungstechnik zur Strukturierung der Vernetzerverbindung Genipin. Genipin dient als Vermittler zwischen strukturierten Geweben und PDMS-Substraten und ermöglicht es den Zellen, neu synthetisiertes extrazelluläres Matrixprotein auf einer hydrophileren Oberfläche abzulagern und an die PDMS-Substrate gebunden zu bleiben. Wir zeigen auch, dass extrazelluläre Matrixproteine direkt auf abgelagertes Genipin aufgesetzt werden können, was das Diktat der manipulierten Gewebestruktur ermöglicht. Gewebe, die mit dieser Technik hergestellt wurden, zeigen eine hohe Genauigkeit sowohl in der strukturellen Ausrichtung als auch in der kontraktilen Funktion des glatten Gefäßmuskelgewebes in einem vaskulären muskulären Dünnfilmmodell. Diese Technik kann mit anderen Zelltypen erweitert werden und bildet den Rahmen für zukünftige Studien der chronischen Funktionalität auf Gewebe- und Organebene.

Einleitung

Gefäßerkrankungen, wie zerebraler Vasospasmus ^1,2, Bluthochdruck ³ und Atherosklerose ⁴ langsam entwickeln, sind in der Regel in der Natur chronischer und beinhalten dysfunktionalen Kraft Generation von vaskulären glatten Muskelzellen (VSMCs). Unser Ziel ist es, diese langsam fortschreitenden Gefäßstörungen unter Verwendung von in vitro-Methoden mit feinere Kontrolle der Versuchsbedingungen als in in vivo Modellen zu studieren. Wir haben früher entwickelten Gefäßmuskel Dünnschichten (vMTFs) zum Messen funktionellen Kontraktilität in vitro konstruiert kardiovaskulären Geweben ^5, jedoch hat diese Me....