連続フローMicrospotterを使用して変更表面に細胞のサブマージ印刷
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
製薬業界における最近の進歩は、薬物スクリーニングおよび分析cytotoxicological 1,2,3ための創薬プロセスにおける細胞マイクロアレイを使用して関心の高まりをもたらした。細胞マイクロアレイを用いたin vitroハイスループットアッセイおよびスクリーニング方法の開発は、迅速かつ費用対効果の高い薬剤候補の開発、ならびに、予めセル1,4の基本的な理解を容易にするであろう。細胞を用いたスクリーニングに伝統的なアプローチは、従来のウェルプレートのプラットフォームを使用しています。しかしながら、このアプローチは、高いコスト、限定されたスループット、および細胞機能に関する定量1,5については限られた能力に制限される。原因これらの制限があるため、携帯マイクロアレイ技術の研究は、分子生物学的特性評価、組織工学、および薬剤スクリーニング1,6のために急成長されている。携帯マイクロアレイの利点は、より小さなサンプルを使用、最小限の影響を含む細胞表現型情報をマスキング異質性、そして最も重要なことには、より高いスループットアプリケーション1,7,8するためのアッセイを自動化する能力。
製薬業界は、現在、マイクロタイターウェルプレート9における薬物スクリーニングのための2D細胞単層培養物とのハイスループット細胞ベースのスクリーニングアッセイを利用する。マイクロタイタープレートのウェル中の多重化セルはユニークな実験のオプションでより高いスループットの可能性を提供しています。さらに、細胞のマイクロアレイのための現在の技術は飛躍的に生体内で 10,11 内から細胞の表現型を変える可能性がある細胞を乾燥させる。これらの問題を克服するために、MFCAは、操作された、 図1に示されている。MFCA 3次元流体工学の設計は、浴中に降下し、シールを形成する表面に対して圧縮されるように、図1のプリントヘッドチップを可能にする。プリントヘッドの柔らかいシリコーンチップは、同じように動作しガスケットと可逆的シールを形成する。 MFCA技術は、細胞培養物及び組織切片システムの両方に必要とされる浸漬表面とのインタフェースを一意に適しており、他のほとんどのアプローチでは困難又は不可能である。ピンやインクジェット印刷は機能しません、と2Dマイクロ流体デバイスは、蒸着やディスクリートスポットの大きな配列とのインタフェースに適していない。さらに、実験の小型化とローカル化することで – 携帯マイクロアレイを – MFCAは、ハイスループットの細胞ベースのスクリーニングアッセイに関連する主要な問題を克服する。
CFMは、表面12,13上の微小スポットの場所を介してサイクル少量流体サンプルに3Dチャンネルのネットワークを使用しています。流れに印刷することによって、生体分子、細胞、および他の試薬は、現在のセルの印刷技術を妨げる空気に曝すことなく敏感な生体分子および細胞の印刷を可能にする、印刷プロセス全体を通して液体環境に維持される。アレイ表面上の捕獲メカニズムが設けられ、このようなハイブリドーマまたは上清として粗物質から直接印刷することも可能である。本稿の目的は、表面上に詳細に2つの細胞型の浸漬印刷を説明することである。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで説明した3Dマイクロ流体印刷技術は、よく充填された液体への細胞のmicrofluidically印刷アレイの一意ができる水没面、すなわち 。水没面に印刷することによって、細胞マイクロアレイは、細胞の生理学的に関連する細胞表現型ならびに単一ウェル、図4の底部に細胞を多重化する能力を維持するように製造することができる。microfluidically中の細胞の結果を印刷するこ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、技術支援のためのクリス·モローを承認したいと思います。資金は、NIH SBIR（R43）助成1R43GM101859-01（MPI）GRANT10940803によって提供された。
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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