Custom diseñado moldes de cultivo de tejidos de maestros grabado a láser
Summary
Aquí presentamos un método rápido, fácil y de bajo costo para la fabricación de moldes de polidimetilsiloxano personalizadas que pueden utilizarse para la producción de tejidos de ingeniería base de hidrogel con geometrías complejas. Asimismo, se describen los resultados de evaluaciones mecánicas e histológicos realizadas en ingeniería tejidos cardiacos producidos mediante esta técnica.
Abstract
Como el campo de la ingeniería de tejidos ha seguido madurando, ha habido mayor interés en una amplia gama de parámetros de tejido, incluyendo forma de tejido. Manipulando la forma del tejido en el micrómetro a escala de centímetros puede dirigir alineación de celda, modificar propiedades mecánicas eficaces y abordar limitaciones relacionadas con la difusión de nutrientes. Además, el recipiente en el que se prepara un tejido puede impartir las limitaciones mecánicas sobre el tejido, resultando en áreas de estrés que más pueden influir en la célula y la matriz de estructura. Los tejidos en forma de dimensiones altamente reproducibles también tienen utilidad en vitro ensayos en que muestra las dimensiones son críticas, como el análisis mecánico de todo tejido.
Este manuscrito describe un método de fabricación alternativos utilizando moldes maestro negativo de acrílico grabada con láser: estos moldes realizar bien con polidimetilsiloxano (PDMS), permiten diseños con dimensiones en la escala de centímetros y la función tamaños menores a 25 μm y puede rápidamente diseñado y fabricado a un bajo costo y con mínimos conocimientos. Los requisitos de costo y tiempo mínimo permiten grabada con láser moldes rápidamente se itera sobre hasta determina un diseño óptimo y se adaptan fácilmente a cualquier ensayo de interés, los más allá del campo de la ingeniería de tejidos incluidos.
Introduction
En las últimas dos décadas, litografía blanda se ha utilizado ampliamente como una técnica de fabricación para apoyar la investigación científica, particularmente en los campos de la microfluídica, investigación de materiales y tejidos ingeniería1,2, 3. Moldeado de la réplica, en el que se crea un objeto con la forma deseada de un molde negativo principal, ofrece un método conveniente y bajo costo de producir positivo que PDMS Replica puede ser usado para el bastidor en forma de hidrogeles. Sin embargo, los moldes maestro negativo requiere por lo general se producen usando técnicas de microfabricación que son costosos, desperdiciadores de tiempo, limitado en tamaño, y requieren espacio limpio y equipo sofisticado. Mientras que impresión 3D ofrece una alternativa potencial, su utilidad es limitada debido a los límites de resolución de las impresoras de bajo costo y las interacciones químicas entre polímeros comunes de impresora 3D y PDMS que puede inhibir la polimerización.
Sistemas de corte láser capaz tanto de corte y grabado de materiales como plástico, madera, vidrio y metal han vuelto considerablemente menos costoso y por lo tanto más accesible para la fabricación de herramientas de investigación. Cortadoras Láser de grado comercial son capaces de la fabricación de objetos en la escala del centímetro con características mínimas menores de 25 μm y además requieren un mínimo de entrenamiento, experiencia y tiempo a utilizar. Mientras que la ablación del laser de PDMS ha sido previamente utilizada en la fabricación de dispositivos de microfluidos, a nuestro conocimiento ningún manuscrito ha descrito un proceso de milímetro y centímetro escala moldes pueden fabricarse de láser cortar moldes negativos de maestro4 .
Hemos utilizado esta técnica sobre todo para manipular la forma de los tejidos diseñados para mejorar la difusión de nutrientes, la alineación celular y propiedades mecánicas5,6,7. Sin embargo, la versatilidad de esta técnica permite la utilización en cualquier campo donde hidrogel moldeadas es de interés, como la droga entrega material ciencia investigación8. Con acceso a un cortador láser, repeticiones de molde PDMS se pueden hacer para casi cualquier geometría sin voladizos (que inhibiría la eliminación sin un molde de varias parte, que está fuera del alcance de este manuscrito) y que se ajuste a las dimensiones de la cama láser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Modificado para requisitos particulares geometrías de molde PDMS que son compatibles con el cultivo de tejidos tienen gran utilidad en propiedades de tejido de ingeniería importantes, como alineación celular, tasa de difusión y la rigidez efectiva de afinación. Además, estos moldes son muy útiles para preparar los tejidos para aplicaciones de análisis en el que geometría es importante, como el mecánico prueba16,17. Preparación de estos dispositivos de …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores reconocen que la financiación de los NIH R00 HL115123 y Brown University escuela de ingeniería. También agradecemos al taller de diseño de Brown y Chris Bull para capacitación y apoyo con el cortador del laser.
Materials
| Item | |||
| Bovine fibrinogen | Sigma | F8630-5G | Constructs |
| Bovine thrombin | Sigma | T6634-250UN | Constructs |
| Bovine aprotinin | Sigma | 10820-25MG | Constructs |
| Rat tail collagen I, 4 mg/mL | Advanced Biomatrix | 5153-100MG | Constructs |
| Sodim chloride | Fisher | BP358-10 | Constructs |
| PBS | Life Technologies | 14190-250 | Constructs |
| Fine forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | Constructs |
| Sylgard 184 silicone elastomer | Corning | 4019862 | PDMS Molds |
| Lab tape | Fisher | 15-901-5R | PDMS Molds |
| Acrylic, 1/4" thick | McMaster-Carr | 8560K356 | PDMS Molds |
| HEPES Buffer, 1 M | Sigma | H3537-100ML | Constructs |
| RPMI 1640 medium, powder | Fisher | 31800-089 | Constructs |
| Calcium chloride dihydrate | Fisher | AC423520250 | Constructs |
| Magnesium chloride hexahydrate | Fisher | M33 500 | Constructs |
| Potassium chloride | Sigma | P9541-500G | Constructs |
| Sodium phosphate dibasic heptahydrate | Sigma | S9390-500G | Constructs |
| Glucose | Sigma | G5767-25G | Constructs |
| OCT | VWR | 25608-930 | Histology |
| Frozen block molds | VWR | 25608-916 | Histology |
| Hematoxylin | Fisher | 3530 1 | Histology |
| Eosin Y | Fisher | AC152880250 | Histology |
| Fast green FCF | Fisher | AC410530250 | Histology |
| Software | |||
| Illustrator | Adobe Systems | Vector Graphics | |
| Inkscape | (Open Source) | Vector Graphics | |
| UCP (Universal Control Panel) | Universal Laser Systems | Laser Cutter Interface | |
| Equipment | |||
| PLS6.75 Laser Cutter | Universal Laser Systems | Laser Cutter | |
| Micromechanical Analyzer | Aurora Scientific | 1530A with 5 mN load cell | Mechanical Analysis |
Riferimenti
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