Microfabbricazione di chip di dimensioni Ponteggi per tridimensionale coltura cellulare
Summary
Vi presentiamo due processi per la microfabbricazione di chip polimerici porosi tridimensionali coltivazione delle cellule. Il primo è goffratura a caldo combinato con un solvente processo di saldatura vapore. La seconda utilizza un processo recentemente sviluppato microthermoforming combinata con la tecnologia agli ioni di pista che porta ad una significativa semplificazione di fabbricazione.
Abstract
Utilizzando le tecnologie di microfabbricazione è un prerequisito per creare impalcature della geometria riproducibile e qualità costante per tridimensionali coltivazione delle cellule. Queste tecnologie offrono un ampio spettro di vantaggi non solo per la produzione ma anche per applicazioni diverse. Le dimensioni e la forma dei cluster di cellule formate può essere influenzato da quello relativo all'architettura e riproducibile della microfabbricazione patibolo e, di conseguenza, la lunghezza del percorso di diffusione di nutrienti e dei gas può essere controlled.1 Questo è senza dubbio uno strumento utile per prevenire l'apoptosi e necrosi del cellule a causa di una sostanza nutritiva insufficiente e la fornitura di gas o la rimozione di metaboliti cellulari.
Il nostro chip polimero, chiamato CellChip, ha le dimensioni esterne di 2 x 2 cm con una zona centrale microstrutturata. Questa zona è suddivisa in una serie di microcontainers fino al 1156 con una dimensione tipica di 300 m di lunghezza bordo per la progettazione cubi (cp-o cf-chip) o di 300 m di diametro e profondità per la progettazione round (r-chip). 2
Fino ad ora, a caldo o goffratura micro stampaggio ad iniezione (in combinazione con la conseguente lavorazione laboriosa delle parti) è stato utilizzato per la fabbricazione dei chip microstrutturate. In pratica, i micro stampaggio ad iniezione è una delle solo tecniche replica a base polimerica che, fino ad ora, è in grado per la produzione di massa di polimeri microstructures.3 Tuttavia, entrambe le tecniche sono alcune limitazioni indesiderati dovuti al trattamento di un polimero viscoso si fondono con la generazione di pareti molto sottili o integrati attraverso i fori. In caso di CellChip, sottili strati di fondo sono necessari per perforare il polimero e di fornire piccoli pori di dimensioni definite per la fornitura di cellule, ad esempio con terreno di coltura per perfusione microfluidica dei contenitori.
Per superare queste limitazioni e per ridurre i costi di produzione, abbiamo sviluppato un nuovo approccio microtecnica sulla base di una down-scalati processo di termoformatura. Per la produzione di chip a parete altamente porosa e sottili di polimeri, si usa una combinazione di irradiazione di ioni pesanti, microthermoforming e incisione pista. In questo cosiddetto processo "SMART" (Modifica substrato e la replicazione di termoformatura) sottili pellicole polimeriche sono irradiati con energica proiettili pesanti di diverse centinaia di MeV introducendo le cosiddette "tracce latenti" Successivamente, il film in uno stato di gomma elastica è formata in tre parti dimensionale senza modificare o ricottura le tracce. Dopo il processo di formatura, attacchi chimici selettivi converte definitivamente le tracce in pori cilindrici di diametro regolabile.
Protocol
Discussion
Anche se i metodi stabiliti di microreplicazione polimero, come micro-stampaggio ad iniezione o goffratura a caldo, sono adatte per la produzione di microstrutture, non sono realmente efficaci nella produzione di microstrutture con un sistema integrato ed altamente porosità controllata, in quanto è necessario per la CellChip. Strutture ingombranti per esempio richiedono lavorazioni costose per ridurre lo spessore della parete per una perforazione laser successivo o pareti devono essere completamente sostituita da track-incise membrane. SM…
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare Dirk Herrmann, Oliver Wendt, Siegfried Horn, Hartmut Gutzeit, e Joerg Bohn per il loro aiuto fondamentali riguardanti la saldatura vapori di solvente. Inoltre, vorremmo riconoscere Michael Hartmann, Alex Gerwald, e Daniel Leisen per la loro assistenza tecnica.
Riferimenti
- 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. , .
