En mikrokanaler-on-en-brikke plattformen ble utviklet ved kombinasjonen av fotolitografisk teknikk reflowable fotoresist, myk litografi, og MicroFluidics. Den endothelialized microchannels plattformen etterligner den tredimensjonale (3D) geometrien in vivo microvessels, kjører under kontrollerte kontinuerlig perfusjon flyt, gir høy kvalitet og real-time imaging og kan brukes for mikrovaskulær forskning.
Det har blitt fokusert på å utvikle in vitro-analyser for studiet av microvessels fordi in vivo dyrestudier er mer tidkrevende, dyrt og observasjon og kvantifisering svært utfordrende. Imidlertid konvensjonelle in vitro assayer microvessel har begrensninger når den representerer in vivo mikrovaskulatur med hensyn til tre-dimensjonale (3D) og geometri som gir kontinuerlig strømning. Ved hjelp av en kombinasjon av fotolitografisk reflowable fotoresist teknikk, myk litografi, og MicroFluidics, har vi utviklet en multi-dybde sirkulære tverrsnitt endothelialized microchannels-on-a-chip, som etterligner 3D geometri av in vivo microvessels og kjører under kontrollerte kontinuerlig perfusjon strømning. En positiv reflowable fotoresist ble brukt til å fremstille en master-formen med et halvsirkelformet tverrsnitt microchannel nettverk. Ved justering og bonding av de to polydimethylsiloxane (PDMS) microchannels Replicated fra master mold, ble en sylindrisk microchannel nettverk opprettet. Diameteren på microchannels kan være godt kontrollert. I tillegg viste primære humane umbilical vene endotel-celler (HUVECs) sådd på innsiden av brikken at cellene foret den indre overflaten av mikrokanaler med kontrollert perfusjon som varer i et tidsrom mellom 4 dager til 2 uker.
Microvessels, som en del av sirkulasjonssystemet, megle samspillet mellom blod og vev, støtte metabolske aktiviteter, definere vev microenvironment, og spiller en avgjørende rolle i mange helse-og patologiske tilstander. Gjentagelse av funksjonelle microvessels in vitro kunne gi en plattform for studiet av komplekse vaskulære fenomener. Imidlertid konvensjonelle in vitro microvessel assays, for eksempel endotelcellemigrasjon assays, endotelceller rør-formasjons-tester og rotte og mus aorta-ring analyser, ikke er i stand til å gjenskape in vivo mikrovaskulatur med hensyn til tre-dimensjonale (3D) geometri og kontinuerlig flytkontroll 1-8. Studier av microvessels med dyremodeller og in vivo, for eksempel hornhinnen angiogenese analysen, chick chorioallantoic membran angiogenese analysen, og Matrigel plug-analysen, er mer tidkrevende, høyt i pris, utfordrende med hensyn til observasjon og kvantifisering, ogta opp etiske problemstillinger 1, 9-13.
Fremskritt i micromanufacturing og microfluidic chip-teknologi har muliggjort en rekke innsikt i biomedisinsk vitenskap mens begrense de høye eksperimentelle kostnadene og kompleksiteten forbundet med dyr og in vivo studier 14, som enkelt og strengt kontrollert biologiske forhold og dynamiske fluidic miljøer, som ikke ville ha vært mulig med konvensjonelle mesoklimatisk teknikker.
Her presenterer vi en tilnærming for å konstruere en endothelialized microchannels-on-a-chip som etterligner 3D geometri av in vivo microvessels og kjører under kontrollerte kontinuerlig perfusjon flyten ved å bruke en kombinasjon av fotolitografisk reflowable fotoresist teknikk, myk litografi, og MicroFluidics.
En. Master mold fabrikasjon
En av de designe og førende for vaskulær morfometri er kjent som Murray lov 16, som sier at fordelingen av fartøy diameter i hele nettverket er styrt av minimum energi betraktning. Det sier også at tredje potens av diameteren i et overordnet fartøy ved en todeling er lik summen av de terninger av diametrene av datteren fartøy ( <img alt="Ligning 1" fo:content-width="0.9in" fo:src="/files/ftp_upload/50771/50771eq1.jpg" src="/files/ftp_upload/507…
The authors have nothing to disclose.
Denne forskningen ble delvis støttet av National Science Foundation (NSF 1.227.359), WVU EPSCoR program finansiert av National Science Foundation (EPS-1003907), WVU ADVANCE kontor sponset av National Science Foundation (1.007.978), og WVU PSCoR, henholdsvis. Den microfabrication arbeidet ble gjort i WVU Delte Forskning Fasiliteter (renrom anlegg) og Microfluidic Integrative Cellular Forskning på Chip Laboratory (Microchip Lab) ved West Virginia University. Den confocal bildebehandling ble gjort på WVU mikroskop Imaging Facility.
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 |