Summary

Plataformas microfabricated para el cultivo celular mecánico dinámico

Published: December 26, 2010
doi:

Summary

En este protocolo, se demuestra la fabricación de una amplia microactuator de mensajes desplazadas verticalmente en que se basa la tecnología, y cómo esta tecnología de base pueden ser modificados para llevar a cabo de alto rendimiento de cultivo de células mecánica dinámica, tanto en la cultura de dos dimensiones y tres dimensiones paradigmas.

Abstract

La capacidad de controlar sistemáticamente pt respuesta celular in vitro a combinaciones de estímulos mechanobiological para ingeniería de tejidos, el descubrimiento de fármacos o fundamentales los estudios de biología celular está limitado por las tecnologías de biorreactores actual, que no puede, simultáneamente, aplicar una variedad de estímulos mecánicos a las células cultivadas. Con el fin de abordar esta cuestión, hemos desarrollado una serie de plataformas microfabricated diseñado para detectar los efectos de los estímulos mecánicos en un formato de alto rendimiento. En este protocolo, se demuestra la fabricación de una amplia microactuator de mensajes desplazadas verticalmente en que se basa la tecnología y, además, demostrar cómo esta tecnología de base pueden ser modificados para llevar a cabo de alto rendimiento de cultivo de células mecánica dinámica, tanto en dos dimensiones y tres paradigmas de la cultura dimensional.

Protocol

A. Descripción de dispositivo y la operación Dispositivos se fabrican utilizando la litografía blanda multicapa en un polidimetilsiloxano (PDMS), y son capaces de generar al mismo tiempo una serie de condiciones mecánicas en los distintos lugares de cultivo de células a través de la matriz microfabricated. En este protocolo, los pasos para fabricar una amplia gama de neumático accionado por microposts se describió por primera vez, seguido de pasos para modificar el dis…

Discussion

Aunque conceptualmente simple, la fabricación del dispositivo tiene una cierta habilidad y la práctica experimental. Particularmente en el caso del cultivo de células en 2D, la alineación de las múltiples capas en el dispositivo puede ser un reto, sobre todo en un conjunto de gran superficie. En términos prácticos, de manera fiable puede lograr una tasa de éxito del 100% de alineación uso de dispositivos con 50 micras de tolerancia en el espaciado entre elementos adyacentes en múltiples capas. También se ha d…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Reconocemos el apoyo financiero de las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá y los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CHRPJ 323533-06), el programa de Becas de Posgrado Ontario a CM, y los presidentes de Investigación en Micro y Nano Sistemas de Ingeniería de YS, y en Mecanobiología al CAS.

Materials

Material Name Tipo Company Catalogue Number Comment
Sylgard 184 PDMS Monomer and Crosslinker Kit   Dow Corning    
SU-8 masters        
Silanization agent: (tridecafluoro-1, 1, 2, 2-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane   United Chemical Technologies    
Foam pads       Craft supply stores, 1-2 mm thick
Overhead inkjet transparencies   Grand & Toy    
Plexiglass plates        
C-clamp       hardware store
Micromanipulator system   Siskiyou    
Custom-made vaccum mount        
Vision system, Navitar 12x zoom   Navitar    
Connecting tubes   VWR International Clay Adam Intramedic PE190  
Blunt 18G needles   Smallparts.com / Amazon Inc.    
Eccentric diaphragm micropump   Schwarzer Precision SP 500 EC-LC4.5V DC  
Solenoid valves   Pneumadyne S10MM-30-12-3  
Solenoid manifold   Pneumadyne MSV10-1  
Function generator        
3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate   Sigma    
Polyethylene glycol diacrylate 3.4 kDa   Laysan Bio    
Polyethylene glycol 8 kDa   Sigma    
Irgacure 2959   Ciba Specialty Chemicals    
1-vinyl-2-pyrolidinone   Sigma    
Standard cell culture reagents        

Referências

  1. Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography. Science. 288, 113-116 (2000).
  2. Schaffer, J. L. Device for the application of a dynamic biaxially uniform and isotropic strain to a flexible cell culture membrane. J Orthop Res. 12, 709-719 (1994).
  3. Jo, B., Lerberghe, L. V. a. n., Motsegood, K., Beebe, D. Three-dimensional micro-channel fabrication in polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer. Journal of Microelectromechanical Systems. 9, 76-81 (2000).
  4. Moraes, C., Sun, Y., Simmons, C. A. Solving the shrinkage-induced PDMS alignment registration issue in multilayer soft lithography. J. Micromech. Microeng. 19, 065015-065015 (2009).
  5. Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system. Lab on a chip. 6, 1548-1549 (2006).
  6. Bongaerts, J., Fourtouni, K., Stokes, J. Soft-tribology: Lubrication in compliant PDMS-PDMS contact. Tribology International. 40, 1531-1542 (2007).
  7. Moraes, C., Chen, J. H., Sun, Y., Simmons, C. A. Microfabricated arrays for high-throughput screening of cellular response to cyclic substrate deformation. Lab on a chip. 10, 227-234 (2010).
  8. Liu, V. A., Bhatia, S. N. Three-dimensional photopatterning of hydrogels containing living cells. Biomedical Microdevices. 4, 257-266 (2002).
  9. Hahn, M. S. Photolithographic patterning of polyethylene glycol hydrogels. Biomaterials. 27, 2519-2524 (2006).
  10. Moraes, C., Wang, G., Sun, Y., Simmons, C. A. A microfabricated platform for high-throughput unconfined compression of micropatterned biomaterial arrays. Biomaterials. 31, 577-584 (2010).
  11. Wipff, P. J. The covalent attachment of adhesion molecules to silicone membranes for cell stretching applications. Biomaterials. 30, 1781-1789 (2009).
  12. Moraes, C. Integrating polyurethane culture substrates into poly(dimethylsiloxane) microdevices. Biomaterials. 30, 5241-5250 (2009).
  13. Ifkovits, J. L., Burdick, J. A. Review: photopolymerizable and degradable biomaterials for tissue engineering applications. Tissue engineering. 13, 2369-2385 (2007).
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Citar este artigo
Moraes, C., Sun, Y., Simmons, C. A. Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture. J. Vis. Exp. (46), e2224, doi:10.3791/2224 (2010).

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