En microchannels-on-a-chip plattform har utvecklats av en kombination av fotolitografiska omsmältbart fotoresist teknik, mjuk litografi och microfluidics. Den endothelialized mikrokanaler plattformen härmar tredimensionella (3D) geometri in vivo mikrokärl, springer under kontrollerade kontinuerlig perfusion flöde, möjliggör hög kvalitet och i realtid avbildning och kan sökas mikrovaskulära forskning.
Ansträngningar har fokuserat på att utveckla in vitro-analyser för att studera mikrokärlen eftersom in vivo djurstudier är mer tidskrävande, dyra och observation och kvantifiering är mycket utmanande. Emellertid konventionell in vitro mikrokärlsbildning analyser har begränsningar när de representerar in vivo mikrokärl med avseende på tredimensionella (3D) geometri och tillhandahålla kontinuerlig vätskeflöde. Med en kombination av fotolitografisk omsmältbart fotoresist teknik, mjuk litografi och microfluidicsen, har vi utvecklat en multi-djup cirkulära tvärsnitt endothelialized mikrokanalerna-on-a-chip, som härmar 3D geometri in vivo mikrokärlen och körs under kontrollerad kontinuerlig perfusion flöde. En positiv flödas fotoresist användes för att tillverka ett huvudsakliga gjutformen med en halvcirkulär tvärsektion mikrokanaler. Genom anpassningen och bindning av de två polydimetylsiloxan (PDMS) mikrokanaler replicated från master mögel, en cylindrisk mikrokanaler skapas. Diametrarna hos mikrokanaler kan kontrolleras väl. Dessutom visade primära humana umbilikalven endotelceller (HUVEC) ympade inuti chipet att cellerna fodrade innerytan av mikrokanalerna under kontrollerad perfusion varar under en tidsperiod mellan 4 dagar till 2 veckor.
Mikrokärl, som en del av cirkulationssystemet, förmedlar växelverkan mellan blod och vävnader, stödja metaboliska aktiviteter, definiera vävnaden mikromiljö, och spelar en avgörande roll i många hälso-och sjukdomstillstånd. Rekapitulation av funktionella mikrokärl in vitro kunde ge en plattform för studier av komplexa vaskulära fenomen. Men konventionell in vitro mikrokärlsbildning analyser, såsom endotelceller analyser cell migration, endotelceller rör analyser bildning och råtta och mus aorta analyser ring, kan inte återskapa in vivo mikrokärl avseende tredimensionella (3D) geometri och kontinuerlig flödeskontroll 1-8. Studier av mikrokärl med djurmodeller och in vivo, till exempel hornhinnan angiogenes analys, chick korioallantoismembranet angiogenes analys och Matrigel plug-analysen, är mer tidskrävande, hög kostnad, utmanande när det gäller observation och kvantifieringar, ochväcka etiska frågeställningar 1, 9-13.
Framsteg inom mikrotillverkning och mikrofluidiska teknik chip har möjliggjort en mängd insikter i biomedicinsk vetenskap samtidigt inskränka de höga experimentella kostnader och svårigheter i samband med djur och in vivo studier 14, som lätt och hårt kontrollerade biologiska förhållanden och dynamiska fluidiska miljöer, som inte skulle ha varit möjligt med konventionella makroskala tekniker.
Här presenterar vi en metod för att konstruera en endothelialized mikrokanalerna-on-a-chip som efterliknar 3D geometri in vivo mikrokärlen och körs under kontrollerade kontinuerlig perfusion flöde genom att använda en kombination av fotolitografiska omsmältbart fotoresist teknik, mjuk litografi och microfluidics.
Ett. Mästare mögel tillverkning
En av de designa och vägledande principer för vaskulär morfometri kallas Murrays lag 16, vilket innebär att utdelningen av fartyget diametrar hela nätverket styrs av minimal energi övervägande. Det anges också att kuben av diametrar på en förälder kärl vid en bifurkation är lika med summan av kuberna av diametrarna av dottern fartyg ( <img alt="Ekvation 1" fo:content-width="0.9in" fo:src="/files/ftp_upload/50771/50771eq1.jpg" src="…
The authors have nothing to disclose.
Denna forskning har delvis stöd av National Science Foundation (NSF 1.227.359), WVU EPSCoR program som finansieras av National Science Foundation (EPS-1.003.907), WVU ADVANCE kontor sponsras av National Science Foundation (1.007.978), och WVU PSCoR, respektive. Den mikrofabrikation arbetet gjordes i WVU delade forskningsresurser (Renrumsutrymmen) och Microfluidic integrativ Cellular Forskning om Chip Laboratory (mikrochip Lab) vid West Virginia University. Den konfokala avbildning gjordes vid WVU mikroskopavbildningssystemet Facility.
Reagent/Material | |||
Reflow Photoresist | AZ Electronic Materials | AZP4620 | |
Developer | AZ Electronic Materials | AZ 400K | |
PDMS | Dow Corning Corporation | Sylgard 184 | |
MCDB 131 Culture Medium | Invitrogen | 10372-019 | |
NacBlue Nuclei Staining | Invitrogen | H1399 | |
PKH Red Stain | Sigma | MINI26 and PKH26GL | |
Fibronectin | Gibco | PHE0023 | |
L-Glutamine | Sigma | G7513 | |
Phosphate Buffered Saline | Invitrogen | 14040-133 | |
HEPES Buffered Saline Solution | Lonza | CC-5024 | |
Trypsin/EDTA | Invitrogen | 25300-062 | |
Trypsin Neutralizing Solution | Lonza | CC-5002 | |
PDMS Curing Agent | Dow Corning Corporation | Sylgard 184 | |
Primary Human Umbilical Vein Endothelial Cells | Lonza | CC-2517 | |
Fetal Bovine Serum | Lonza | 14-501F | |
Diluent C | Sigma | CGLDIL | |
Hoechst33342 | Invitrogen, Molecular Probes | R37605 | |
Dextran | Sigma | 95771 | |
3.5% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Science | 15710-S | |
Equipment | |||
Spinner | Laurell Technologies Corporation | WS-400BZ-6NPP/LITE | |
Desiccator | BelArt Products | 999320237 | |
Inverted Microscope | Nikon | Eclipse Ti | |
Syringe Pump System | Harvard Apparatus | PHD Ultra | |
Laminar Biosafety Hood | Thermo Scientific | 1300 Series A2 | |
Planetary Centrifugal Mixer | Thinky | ARE-310 | |
Isotemp Oven | Fisher Scientific | 13-246-516GAQ | |
Optical Microscope | Zeiss | Invertoskop 40C | |
Plasma Cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | |
Hotplate | Barnstead/Thermolyne Cimarec | SP131635 | |
Laser Scanning Confocal Microscope | Zeiss | LSM 510 |