마이크로머신 마이크로유체 플랫폼의 간소화된 3차원 스킨 온-어칩 모델 생성

Summary

여기서는 마이크로머신 마이크로유체 플랫폼을 사용하여 3차원 단순화 및 미분화 피부 모델을 생성하는 프로토콜을 제시합니다. 병렬 흐름 접근법은 주사기 펌프에 의해 제어되는 상피 세포의 파종을 위해 진피 구획의 시상 증착을 허용합니다.

Abstract

이 작품은 복잡한 다층 조직을 생성 할 수있는 잠재력을 가진 새롭고 비용 효율적이며 신뢰할 수있는 미세 유체 플랫폼을 제공합니다. 개념의 증거로, 진피 (기질)와 표피 (상피) 구획을 포함하는 단순화되고 미분화되지 않은 인간 피부를 모델링했습니다. 이를 위해, 2개의 챔버로 나뉘어진 다목적이고 견고한 비닐 계열 장치가 개발되어 고가의 특수 장비의 사용 또는 소형 소수성 분자 및 단백질의 흡수와 같은 생물 의학 응용을 위한 다디메틸실록산(PDMS)을 기반으로 한 미세 유체 장치에 존재하는 몇 가지 단점을 극복했습니다. 더욱이, 병렬 흐름을 기반으로 하는 새로운 방법이 개발되어 진피 및 표피 구획모두의 시상증을 가능하게 하였다. 피부 구조는 인간 1 차 섬유아세포와 위에 시드된 불멸의 각질 세포의 단층이 포함된 피브린 매트릭스로 이루어져 있으며, 이는 이후 동적 배양 조건하에서 유지됩니다. 이 새로운 미세 유체 플랫폼은 인간의 피부 질환을 모델링하고 다른 복잡한 조직을 생성하는 방법을 추정 할 수있는 가능성을 엽니 다.

Introduction

최근에는 화장품 및 의약품의 독성 분석을 위한 체외 인체 피부 모델의 개발 및 생산을 향한 발전이 이루어지고^있다. 제약 및 스킨 케어 산업의 연구원은 동물을 사용하고있다, 마우스가 가장 일반적인되고, 자신의 제품을 테스트하기 위해^2,3,4,5. 그러나, 동물에 대한 제품을 테스트하는 것은 인간에서 항상 반응을 예측하는 것은 아니며, 이는 종종 인간에서 약물 실패 또는 부작용으로 이어지며 결과적으로 경제적 손실^5,6. 영국은 1998년에 화장품 검사를 위해 동물을 사용하는 것을 금지한 최초의 국가였습니다. 이후 2013년 EU는 동물 화장품 의 검사 및 승인을 금지했다(EU 화장품 규정 제1223호/2009)^7.

이 금지는 미국^8의'휴먼 화장품 법'과 같은 다른 국가에서도....

Protocol

1. 칩 설계 및 마이크로 머시닝 매개 변수

1. FreeCAD 오픈 소스 설계 소프트웨어로 미세 유체 칩 레이어를 설계합니다. 채널의 치수에 대한 표 1을 참조하십시오. 올바른 레이어 중첩을 위해 사용자 정의 제작 된 정렬기를 사용하는 설계에 직경 4개의 구멍을 포함합니다.

	길이(μm)	너비(μm)
하부 챔버	28,400	800
상부 챔버	31,000	800

표 1: 장치의 상부 및 하부 채널의 치수입니다.

2. 95 μm 두께의 접착제, 투명한 비닐 시트를 30cm x 30cm 사각형으로 잘라 플로터에 제대로 맞춥니다.<....

Results

설계 된 칩은 하부 챔버에서 성장 촉진 분자의 통과를 허용하여 세포의 성장을 허용하여 세포의 성장을 허용하는 5 μm 모공 크기의 PC 멤브레인에 의해 분리 된 두 개의 유체 챔버로 구성되어 있습니다. 상부 챔버는 조직 구조를 보유하고, 이 경우, hFB를 포함하는 피브린 하이드로 겔에 hKC의 단층.

채널의 높이는 각 채널에 추가된 접착제 시트 수에 따라 결정됩니다. 하부 챔버는 4층(380 μm)과 10개의 일방적 테이프 층 중 상부 1층및 양면 테이프 층(962 μm)으로 구성된다. 칩의 치수는 4cm x 2cm로 조작을 향상시킵니다. 접착제 비닐 시트는 장치의 육안 검사를 위한 수분 미디움과 투명성을 제공합니다. PDMS 층은 튜브가 고정된 구멍에서 누출되는 것을 피하기 위해 llthe 튜브의 적절한 고정에 유용했습니다.

출판 된 문헌에 따르면, 주사기 펌프를 사용하여 미세 유체 챔버로 세포 함유 하이드로겔의 주사용성은 현.......

Discussion

이 방법을 개발하는 동기는 피부 질환을 모델링하고 높은 처리량 플랫폼에서 새롭고 혁신적인 치료법의 효과를 연구하려는 욕구였습니다. 현재까지 이 실험실은 수동적으로 또는 3D 바이오 프린팅 기술의 도움으로 이러한 진모 표피 등가물을 생성합니다- 섬유아세포가 있는 피브린 젤은 세포 배양 삽입 플레이트에 삽입하고 그 위에 각질 세포를 파종합니다. 각질 세포가 합류하면 3D 배양은 각질 세포 분화를 유도하는 공기 액체 인터페이스에 노출되어 계층화된 표피를 생성하고 결과적으로 완전히 발달된 간 간 인간^{피부(32,33,34)를}생성한다. 그러나, 이러한 3D 배양, 임상적으로 매우 관련이 있지만, 비싼, 시간이 많이 소요, 생리적 조건을 모방하지 않습니다.

조직-온-칩 기술은 세포 배양에서 생리적 상태를 에뮬레이트하는 플랫폼을.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Amchafibrin	Rottafarm		Tranexamic acid
항생제/항진균제	Thermo Scientific HyClone
염화칼슘	Sigma Aldrich
배양 플레이트	Fisher
DMEM	Invitrogen Life Technologies
양면 테이프 vynil	ATP 접착 시스템		GM 107CC, 12 &마이크로; m 두꺼운
가장자리 도형기	Brother		Scanncut CM900
FBS	Thermo Scientific HyClone
Fibrinogen	Sigma Aldrich		인간 플라즈마에서 추출
유리 슬라이드	Thermo Scientific
GFP-인간 피부 섬유아세포	-		1차. Dr. Marta Garcí로부터의 선물;
H2B-GFP-HaCaT 세포주	ATCC		불멸화 각질 세포. Dr. Marta Garcí로부터의 선물;
라이브 / 데드 키트	Invitrogen
PBS	Sigma Aldrich
폴리 카보네이트 멤브레인	Merk TM		5 µ m 기공 크기
Polydimethylsiloxane	Dow Corning		Sylgard 184
염화나트륨	시그마 Aldrich
주사기	Terumo		5 mL
트롬빈	Sigma Aldrich		10 NIH/바이알
투명 접착 비닐	Mactac		JT 8500 CG-RT, 95 µ m 두께
의 트립신/EDTA	시그마 Aldrich
튜빙	IDEX		테플론, 1/16" OD, 0.020 인치 아이디