연속 흐름 Microspotter을 사용하여 수정 된 표면에 세포의 침수 인쇄
Summary
This 3D microfluidic printing technology prints arrays of cells onto submerged surfaces. We describe how arrays of cells are delivered microfluidically in 3D flow cells onto submerged surfaces. By printing onto submerged surfaces, cell microarrays were produced that allow for drug screening and cytotoxicity assessment in a multitude of areas.
Abstract
The printing of cells for microarray applications possesses significant challenges including the problem of maintaining physiologically relevant cell phenotype after printing, poor organization and distribution of desired cells, and the inability to deliver drugs and/or nutrients to targeted areas in the array. Our 3D microfluidic printing technology is uniquely capable of sealing and printing arrays of cells onto submerged surfaces in an automated and multiplexed manner. The design of the microfluidic cell array (MFCA) 3D fluidics enables the printhead tip to be lowered into a liquid-filled well or dish and compressed against a surface to form a seal. The soft silicone tip of the printhead behaves like a gasket and is able to form a reversible seal by applying pressure or backing away. Other cells printing technologies such as pin or ink-jet printers are unable to print in submerged applications. Submerged surface printing is essential to maintain phenotypes of cells and to monitor these cells on a surface without disturbing the material surface characteristics. By printing onto submerged surfaces, cell microarrays are produced that allow for drug screening and cytotoxicity assessment in a multitude of areas including cancer, diabetes, inflammation, infections, and cardiovascular disease.
Introduction
제약 산업의 최근 발전은 약물 검사 및 cytotoxicological 분석 1,2,3의 약물 발견 과정에서 세포 마이크로 어레이를 사용하여 증가 된 관심을 이끌고있다. 세포의 마이크로 어레이를 사용하여 시험 관내 높은 처리량 분석 및 스크리닝 방법의 개발이 신속하고 비용 효과적인 약물 후보의 개발뿐만 아니라, 미리 셀 1,4의 기본적인 이해를 용이하게한다. 세포 검사에 대한 전통적인 접근 방식은 기존의 잘 플레이트 플랫폼을 사용한다; 그러나이 접근법으로 인해 높은 비용, 제한된 처리량 및 세포 기능에 대한 정량적 정보 1,5 제한적 기능으로 제한된다. 때문에 이러한 제한, 세포 마이크로 어레이 기술의 연구는 분자 생물학적 특성, 조직 공학, 약물 검사의 1,6에 급성장하고 있습니다. 셀룰러 마이크로 어레이의 장점은 더 작은 샘플 사용, 최소한의 영향을 포함세포의 표현형의 이질성 정보를 마스킹, 그리고 더 높은 처리량 응용 프로그램 -1,7,8,8에 대한 분석을 자동화하는 가장 중요한 기능입니다.
제약 산업은 현재 마이크로 웰 플레이트 9 약물 검사에 대한 2 차원 세포 단층 배양과 높은 처리량 세포 기반 스크리닝 분석을 이용한다. 마이크로 플레이트의 우물에서 다중 세포는 독특한 실험 옵션을 더 높은 처리량에 대한 가능성을 제공합니다. 또한, 세포 마이크로 어레이에 대한 현재의 기술은 세포가 극적으로 생체 내에서 10, 11에서 세포의 표현형을 변경할 수있는 건조 할 수 있습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해, MFCA는 설계하고도 1에 도시된다. MFCA 차원 유체의 디자인이 욕에 하강과 시일을 형성하는 표면에 대해 압축하는도 1의 프린트 헤드 칩을 가능하게한다. 프린트 헤드의 부드러운 실리콘 팁처럼 동작가스켓 가역 씰을 형성한다. MFCA 기술은 고유 세포 배양 및 조직 슬라이스 시스템 모두에 필요한 잠긴 표면과의 인터페이스에 적합하고, 대부분의 다른 접근 방식을 가진 어렵거나 불가능하다. 핀 또는 잉크젯 인쇄가 작동하지 않습니다, 그리고 2 차원 마이크로 유체 장치는 증착 또는 개별 관광 명소의 큰 배열과 인터페이스에 적합하지 않습니다. 또한, 실험 소형화 및 지역화로 – 세포 마이크로 어레이 – MFCA는 높은 처리량 세포 기반 스크리닝 분석과 관련된 주요 문제를 극복한다.
CFM은 표면 (12, 13)에 미세한 반점 위치에 사이클 작은 양의 유체 샘플에 3D 채널 네트워크를 사용합니다. 흐름과 함께 인쇄함으로써, 생체 분자, 세포 및 다른 시약은 현재 셀의 인쇄 기술을 방해하는 공기에의 노출없이 민감한 생체 분자와 세포의 인쇄를 가능하게 프린팅 프로세스에 걸쳐 액체 환경에서 유지된다. 이 어레이 표면에 캡처 메커니즘이 이러한 하이 브리 도마 또는 제공 상청액 같은 조질 물질로부터 직접 인쇄하는 것도 가능하다. 이 원고의 목적은 표면에 상세히 두 세포 유형의 잠긴 인쇄를 설명하는 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 설명 된 3D 미세 인쇄 기술은 잘 채워진 액체로 세포 microfluidically 프린팅 배열 고유 능력 잠긴 표면 즉. 잠긴 표면에 인쇄에 의해, 세포 마이크로 어레이에서는 세포의 생리 학적으로 관련된 세포 표현형뿐만 아니라 단일 웰도 4의 하단에 세포를 다중화 할 수있는 능력을 유지하는 것을 제조 할 수있다. microfluidically 세포 결과를 인쇄하는 본 연구 쇼의 결과 유사한 세포 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 기술 지원을 크리스 모로을 인정하고 싶습니다. 자금 조달은 NIH SBIR (R43)에 의해 제공되었다 1R43GM101859-01 (MPI) GRANT10940803을 부여합니다.
Materials
| Continuous Flow Microspotter | Wasatch Microfluidics | ||
| NIH/3T3 cells | ATCC | CRL-1658 | |
| Dubbleco's Modified Eagle Medium | Invitrogen | 11965-092 | base media for cells |
| HEPES buffer | Invitrogen | 15630-080 | cell media additive (control pH) |
| Sodium pyruvate | Invitrogen | 11360-070 | cell media additive |
| Penicillin-Streptomycin | Invitrogen | cell media additive | |
| Trypan blue | Invitrogen | 15250-061 | stain cell sfor counting |
| Haemocytometer | Fisher | 267110 | cell chamber to count cells |
| Nikon Eclipse TS100 | Nikon | Used to check on cells | |
| Nikon Eclipse TE2000-U | Nikon | Used for collecting images | |
| Phosphate Buffered Saline (with calcium and magnesium) | Invitrogen | 14040-133 | rinsing cells before passaging and before staining with PI |
| TrypLE Express | Invitrogen | A12177-01 | used to remove cells from surface |
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