Микротехнологий из Чип размером Строительные леса для трехмерного клеточного культивирования
Summary
Мы представляем два процесса для микротехнологий пористого полимера чипов для трехмерного культивирования клеток. Первое горячее тиснение в сочетании с растворителем процесс сварки пара. Второй использует недавно разработанный microthermoforming процесса в сочетании с технологией ионного следа приводит к значительному упрощению производства.
Abstract
Использование микротехнологий технологий является необходимым условием для создания лесов воспроизводимых геометрии и постоянное качество для трехмерного культивирования клеток. Эти технологии обеспечивают широкий спектр преимуществ не только для производства, но и для различных приложений. Размер и форма формируются кластеры клетка может находиться под влиянием точных и воспроизводимых архитектуры microfabricated эшафоте и, следовательно, длина диффузионного пути питательные вещества и газы могут быть controlled.1 Это, несомненно, является полезным инструментом для предотвращения апоптоза и некроза клетки из-за недостаточной питательных веществ и газоснабжения или удаления клеточных метаболитов.
Наши полимера чип, называемый CellChip, имеет внешние размеры 2 х 2 см с центральным микроструктурированных области. Эта территория разделена на массив до 1156 микроконтейнеров с характерным размером в 300 м длиной ребра на кубический дизайн (ф-или CF-чип) или 300 м в диаметре и глубиной для круглых дизайн (г-чип). 2
Пока горячее тиснение или микро литья под давлением (в сочетании с последующей трудоемкой обработки деталей) был использован для изготовления микроструктурированных чипов. В основном, микро литья под давлением является одним из полимера только методы на основе репликации, который до сих пор, способен к массовому производству полимеров microstructures.3 Тем не менее, оба метода имеют некоторые нежелательные ограничения, связанные с обработкой вязких расплава полимера с образованием очень тонкими стенками или интегрированных сквозных отверстий. В случае CellChip, тонкие слои нижней необходимы для перфорации полимерных и предоставлять небольшие поры определенного размера на поставку ячеек с культурой, например, среды микрожидкостных перфузии контейнеров.
Для того чтобы преодолеть эти ограничения и сокращения производственных затрат, мы разработали новый подход microtechnical на основе вниз масштабируется термоформования процесса. Для изготовления высокопористых и тонкостенных чипов полимера, мы используем сочетание облучении тяжелыми иона, microthermoforming и травления треков. В этой так называемой "SMART" процесс (Модификация субстрата и воспроизведения термоформования) тонких полимерных пленок облучении энергичными тяжелыми снарядами нескольких сотен МэВ введения так называемых "латентных треков" Впоследствии фильм в состоянии резиновые упругие формируется на три мерные части без изменения или отжига треков. После формования, избирательное химическое травление, наконец, преобразовывает треки в цилиндрических пор регулируемых диаметре.
Protocol
Discussion
Хотя установленные методы полимера microreplication, таких как микро литья под давлением или горячим тиснением, пригодны для изготовления микроструктур, они не очень эффективны в производстве микроструктур с комплексной и строго контролируемых пористость, сколько нужно для CellChip. Громоздкие структуры, ?…
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Дирка Херрманн, Оливер Вендт, Зигфрид Горн, Хартмут Гутцайт и Йорг Бон за их существенную помощь относительно растворителя сварки пара. Кроме того, мы хотели бы поблагодарить Майкла Хартманна, Алекс Gerwald, и Даниэль Лейзен за техническую помощь.
References
- Knedlitschek, G., Schneider, F., Gottwald, E., Schaller, T., Eschbach, E., Weibezahn, K. F. A tissue-like culture system using microstructures: influence of extracellular matrix material on cell adhesion and aggregation. J Biomech Eng. 121, 35-39 (1999).
- Gottwald, E., Giselbrecht, S., Augspurger, C., Lahni, B., Dambrowsky, N., Truckenmüller, R., Piotter, V., Gietzelt, T., Wendt, O., Pfleging, W., Welle, A., Rolletschek, A., Wobus, A. M., Weibezahn, K. F. A chip-based platform for the in vitro generation of tissues in three-dimensional organization. Lab Chip. 7, 777-785 (2007).
- Heckele, M., Schomburg, W. K. Review on micro molding of thermoplastic polymers. Journal of Micromechanics And Microengineering. 14, (2004).
- Giselbrecht, S., Gietzelt, T., Guber, A. E., Gottwald, E., Trautmann, C., Truckenmüller, R., Weibezahn, K. -. F. Microthermoforming as a novel technique for manufacturing scaffolds in tissue engineering (CellChips. IEE Proc.-Nanobiotechnol. 151, 151-157 (2004).
- Giselbrecht, S., Gietzelt, T., Gottwald, E., Trautmann, C., Truckenmüller, R., Weibezahn, K. -. F., Welle, A. 3D tissue culture substrates produced by microthermoforming of pre-processed polymer films. Biomed Microdevices. 8, 191-199 .
- Truckenmüller, R., Rummler, Z., Schaller, T., Schomburg, W. K. Low-cost thermoforming of micro fluidic analysis chips. Journal of Micromechanics and Microengineering. 12, 375-379 (2002).
- Truckenmüller, R., Giselbrecht, S. Microthermoforming of flexible, not buried hollow microstructures for chip-based life sciences applications. IEE Proc.-Nanobiotechnol. 151, 163-166 (2004).
- Fleischer, R. L., Price, P. B., Walker, R. M. Nuclear tracks in solids. , .
