三次元細胞培養用チップサイズの足場の微細加工
Summary
我々は、三次元細胞培養用多孔性ポリマーチップの微細加工のための2つのプロセスを提示する。最初のものは、溶剤蒸気の溶接プロセスと組み合わせて熱エンボス加工です。もう一つは製造の大幅な簡素化につながるイオン飛跡技術と組み合わせた最近開発microthermoformingプロセスを使用しています。
Abstract
微細加工技術を使用すると、三次元細胞培養のための再現可能な幾何学と一定の品質の足場を作るための前提条件です。これらの技術は、製造業のためだけでなく、さまざまなアプリケーションのためだけでなく、利点の広いスペクトルを提供しています。形成された細胞のクラスターのサイズと形状は、微細加工足場の正確で再現性のあるアーキテクチャの影響を受け、したがって、栄養素とガスの拡散パスの長さがcontrolled.1することができますこれは紛れもなくのアポトーシスと壊死を防ぐために有用なツールですできます不十分な栄養とガスの供給や携帯代謝物の除去に起因する細胞。
CellChipと呼ばれる私たちのポリマーチップは、中央の微細構造の面積は2 × 2cmの外寸を持っています。このエリアは、キュービックデザインの300メートルの一辺の長さ（CP -またはCF -チップ）のまたはラウンドデザイン（R -チップ）は300 mの直径と深さの典型的なディメンションを持つ1156 microcontainersまでの配列に分割されます。 2
これまでのところ、ホットエンボス加工やマイクロインジェクション成形は、（部品のその後の面倒な機械加工との併用）微細チップの製造に使用した。基本的には、マイクロ射出成形は、今まで、しかしポリマーmicrostructures.3の大量生産のための可能な、唯一のポリマーベースのレプリケーション技術の一つであり、両方のテクニックは、世代と溶融粘度のポリマーの処理に起因する特定の不必要な制限があります。非常に薄い壁や穴に統合。 CellChipの場合には、薄底の層は、ポリマーを穿孔し、容器のマイクロ流体灌流により培養液の例で細胞を供給するために定義されたサイズの小さな孔を提供するために必要です。
これらの制約を克服するために、我々はダウンスケーリングされた熱成形プロセスに基づいて新しいmicrotechnicalアプローチを開発して製造コストを削減するために。高度に多孔性と薄肉ポリマーチップの製造のために、我々は、重イオン照射、microthermoformingとトラックのエッチングの組み合わせを使用してください。このいわゆる"SMART"プロセス（熱成形による基板変形と複製）に薄い高分子膜は、いわゆる"潜在的なトラックは"その後、ゴム弾性状態のフィルムを3つに形成されて導入し、数百MeVの高エネルギー重投射物に照射されていますトラックを変更したり、アニーリングなしの次元の部品。成形工程の後に、選択的化学エッチングは、最終的に調整可能な直径の円筒状の孔にトラックを変換します。
Protocol
Discussion
このようなマイクロ射出成形または熱エンボス加工のようなポリマーのmicroreplicationの確立された方法は、微細構造を製造するのに適しているが、彼らはCellChipのために必要とされる様に、統合と高度に制御された多孔度を有する微細構造を製造するのに本当に効果的ではありません。バルキーな構造は、例えば、その後のレーザー穿孔のために壁の厚さを減らすために高価な機械加工を必要とするか、壁に?…
Acknowledgements
著者らは、溶媒蒸気の溶接に関する彼らの実質的な助けのためにダークヘルマン、オリバーウェント、ジークフリートホーン、ムートグートツァイト、とイェルクボーンを感謝したい。さらに、我々は彼らの技術支援のためにマイケルハルトマン、アレックスGerwald、とダニエルライゼンに感謝します。
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. , .
