En microchannels-on-a-chip platform blev udviklet af en kombination af fotolitografisk reflowable photoresist teknik, blød litografi og mikrofluidik. Den endothelialized microchannels platform efterligner den tredimensionelle (3D) geometri in vivo mikrokar kører under kontrollerede kontinuerlig perfusion flow, giver mulighed for høj kvalitet og real-time scanning, og kan anvendes til microvascular forskning.
Indsatsen har været fokuseret på at udvikle in vitro assays til studiet af mikrokar fordi in vivo dyreforsøg er mere tidskrævende, dyrt og observation og kvantificering er meget udfordrende. Imidlertid konventionel in vitro mikrokar assays har begrænsninger, når det repræsenterer in vivo mikrokar med hensyn til tredimensionale (3D) geometri og tilvejebringe kontinuerlig fluidstrømning. Ved hjælp af en kombination af fotolitografisk reflowable photoresist teknik, blød litografi og MicroFluidics, har vi udviklet en multi-dybde cirkulære tværsnit endothelialized microchannels-on-a-chip, som efterligner den 3D-geometri in vivo mikrokar og kører under kontrollerede kontinuerlig perfusion flow. En positiv reflowable fotoresist blev anvendt til at fremstille en master støbeform med et halvcirkelformet tværsnit mikrokanalplade netværk. Ved tilpasning og limning af de to polydimetylsiloxan (PDMS) microchannels REPLlemstore fra master formen blev en cylindrisk mikrokanalplade netværk oprettet. De diametre microchannels kan være velkontrolleret. Desuden viste primære humane navlevene endotelceller (HUVEC'er) podet inde i chippen, at cellerne foret den indvendige overflade af mikrokanaler under kontrollerede perfusion varig i et tidsrum mellem 4 dage til 2 uger.
Mikrokar, som en del af cirkulationssystemet, medierer samspillet mellem blod og væv støtte metaboliske aktiviteter, definere væv mikromiljø, og spiller en afgørende rolle i mange sundheds-og patologiske tilstande. Sammenfatning af funktionelle mikrokar in vitro kunne give en platform for studiet af komplekse vaskulære fænomener. Imidlertid konventionel in vitro mikrokar assays, såsom endotelcellemigration assays, endotelceller rørdannelse assays og rotter og mus aortaringen assays, er i stand til at genskabe in vivo mikrokar med hensyn til tredimensionale (3D) geometri og kontinuerlig strøm kontrol 1-8. Undersøgelser af mikrokar anvendelse af dyremodeller og in vivo assays, såsom hornhinde angiogenese assay, kyllingechorioallantoinmembranen membran angiogenese assay, og Matrigel plug assay, er mere tidskrævende, høj i pris, udfordrende med hensyn til observation og kvantificeringer ogrejser etiske spørgsmål 1, 9-13.
Fremskridt i micromanufacturing og mikrofluid chip teknologier har muliggjort en bred vifte af indsigt i biomedicinske videnskaber, mens begrænse de høje eksperimentelle omkostninger og kompleksiteter i forbindelse med dyr og in vivo studier 14, såsom let og stramt kontrollerede biologiske forhold og dynamiske fluidisk miljøer, hvilket ikke ville have været muligt med konventionelle Makroskalaplacering teknikker.
Her præsenterer vi en tilgang til at konstruere en endothelialized microchannels-on-a-chip, som efterligner den 3D-geometri in vivo mikrokar og kører under kontrollerede kontinuerlig perfusion flow ved hjælp af en kombination af fotolitografisk reflowable photoresist teknik, blød litografi og mikrofluidik.
1.. Master skimmel fabrikation
En af de designe og vejledende principper for vaskulær morfometri er kendt som Murray lov 16, hvor det hedder, at fordelingen af fartøjets diametre hele nettet reguleres af minimum energi overvejelse. Det fastslås også, at terningen af diametre på en forælder fartøj på en tvedeling er lig summen af de terninger af diametre datter fartøjer ( <img alt="Ligning 1" fo:content-width="0.9in" fo:src="/files/ftp_upload/50771/50771eq1….
The authors have nothing to disclose.
Denne forskning blev delvist støttet af National Science Foundation (NSF 1.227.359), WVU EPSCoR program finansieret af National Science Foundation (EPS-1.003.907), WVU ADVANCE kontor sponsoreret af National Science Foundation (1.007.978) og WVU PSCoR hhv. Den microfabrication arbejde blev udført i WVU fælles forskning Faciliteter (renrumsfaciliteter) samt Mikrofluid Integrativ Cellular Forskning i Chip Laboratory (mikrochip Lab) ved West Virginia University. Den konfokal imaging blev udført på WVU Microscope Imaging faciliteten.
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 |