La stampa Sommerso di celle su una superficie modificata utilizzando un flusso di Microspotter continua
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
I recenti progressi nel settore farmaceutico hanno portato ad un crescente interesse nell'utilizzo di microarray cellulari nel processo di scoperta della droga per lo screening di farmaci e analisi cytotoxicological 1,2,3. Lo sviluppo di test in vitro in high-throughput e metodi di screening utilizzando microarrays di cellule faciliterebbe lo sviluppo rapido ed efficace di farmaci candidati, così come anticipo la comprensione fondamentale della cella 1,4. L'approccio tradizionale allo screening con celle utilizza piattaforme e piastre convenzionali; tuttavia questo approccio è limitata a causa del costo elevato, produttività limitata, e la limitata capacità di informazioni quantitative sulla funzione delle cellule 1,5. A causa di queste limitazioni, la ricerca nel campo delle tecnologie di microarray cellulare è fiorente per la caratterizzazione molecolare biologica, ingegneria dei tessuti, e la droga lo screening 1,6. I vantaggi di microarrays cellulari includono l'uso campione più piccolo, effetti minimi difenotipo cellulare eterogeneità mascheratura informazioni, e soprattutto la capacità di automatizzare saggi per più applicazioni high-throughput 1,7,8.
L'industria farmaceutica utilizza attualmente high-throughput cell-based test di screening con colture monostrato di cellule 2D per lo screening di stupefacenti in pozzetti microtiter 9. Cellule multiplexing in pozzetti di piastre microtiter offre la possibilità di throughput più elevato con opzioni di sperimentazione uniche. Inoltre, le attuali tecnologie di microarray cellulari permettono alle cellule di asciugare in grado di modificare radicalmente il fenotipo delle cellule in vivo 10,11. Per superare questi problemi, la MFCA è stata progettata ed è mostrato in Figura 1. Il disegno dei fluidica MFCA 3D consente la punta della testina di stampa di figura 1 per essere abbassato in un bagno e compresso contro una superficie per formare un sigillo. La punta morbido silicone della testina di stampa si comporta come unguarnizione e forma una guarnizione reversibile. La tecnologia MFCA è in modo unico adatta per interfacciarsi con superfici sommerse, che è richiesto per entrambe le colture cellulari e sistemi fetta dei tessuti, ed è difficile o impossibile con la maggior parte degli altri approcci. Pins o stampa ink-jet non funzionano, e dispositivi microfluidici 2D non sono adatti per la deposizione o l'interfacciamento con grandi array di punti discreti. Inoltre, da miniaturizzazione e localizzare l'esperimento – il microarray cellulare – il MFCA supera i principali problemi connessi con high-throughput a base di cellule test di screening.
Il CFM utilizza le reti di canali 3D per ciclo di piccoli campioni di fluido del volume oltre riprese piatte microscopici su una superficie di 12,13. Mediante stampa con flusso, biomolecole, cellule e altri reagenti sono mantenuti in un ambiente liquido durante il processo di stampa, consentendo la stampa di biomolecole e cellule sensibili senza esposizione all'aria, che ostacola le tecniche di stampa cella corrente. E 'anche possibile stampare direttamente da materiale grezzo come ibridoma o surnatanti forniti vi è un meccanismo di cattura sulla superficie dell'array. L'obiettivo di questo manoscritto è spiegare in dettaglio la stampa sommersa di due tipi di cellule su una superficie.
Protocol
Representative Results
Discussion
La tecnologia di stampa 3D microfluidica qui descritta è l'unica in grado di stampa microfluidically array di celle in un liquido riempito bene, cioè una superficie sommersa. Stampando sulle superfici sommerse, microarray di cellule possono essere prodotti che mantengono il fenotipo cellulare fisiologicamente rilevanti di cellule così come la capacità di multiplex cellule sul fondo di un singolo pozzetto Figura 4. I risultati di questo studio mostrano che microfluidically stampa cellule…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare Chris Morrow per l'assistenza tecnica. Il finanziamento è stato fornito dal NIH SBIR (R43) concedere 1R43GM101859-01 (MPI) GRANT10940803.
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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