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.
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.
Последние достижения в области фармацевтической промышленности, привели к увеличению интереса к помощи через сотовую микрочипов в процессе обнаружения наркотиков для скрининга лекарственных средств и cytotoxicological анализа 1,2,3. Развитие в пробирке высокой пропускной анализов и методов скрининга с использованием клеточных микрочипов будет способствовать быстрому и экономически эффективное развитие лекарств-кандидатов, а также продвижение фундаментальное понимание клетки 1,4. Традиционный подход к скрининга с клетками использует обычные платформы хорошо пластины; Однако этот подход ограничен из-за высокой стоимости, ограниченной пропускной способности, и ограниченной способности для количественной информации о функции клеток 1,5. Из-за этих ограничений, исследования в сотовой микрочипов является растущей для молекулярно-биологической характеристике, тканевой инженерии, и наркотики 1,6. Преимущества сотовых микрочипов включают меньшее использование выборки, минимальные эффектысотовой фенотип неоднородности маскировки информации, а главное возможность автоматизировать анализы для более высокой пропускной приложений 1,7,8.
Фармацевтическая промышленность в настоящее время использует высокой пропускной клеток на основе скрининговых исследований с 2D клеточный монослой культур для скрининга лекарственных средств в луночных микротитровальных 9. Мультиплексирования клетки в лунках микротитровальных планшетах предлагает потенциал для более высокой пропускной способности с уникальными вариантов экспериментирования. Кроме того, существующие технологии для сотовых микрочипов позволяют клеткам, чтобы высушить который может резко изменить фенотип клеток в естественных условиях от 10,11. Для того чтобы преодолеть эти проблемы, был разработан MFCA и показан на рисунке 1. Конструкция MFCA 3D струйной позволяет наконечник печатающей головки на рисунке 1, чтобы быть снижены в ванну и сжатый к поверхности, чтобы сформировать уплотнение. Мягкий силиконовый наконечник печатающей головки ведет себя какпрокладка и образует обратимые уплотнение. Технология MFCA однозначно подходит для взаимодействия с подводных поверхностей, где требуется как для клеточных культур и тканей срезов систем, и трудно или невозможно с большинством других подходов. Штыри или струйная печать не будет работать, и 2D микрожидкостных устройств не подходят для осаждения или взаимодействия с большими массивами дискретных пятен. Кроме того, по миниатюризации и локализации эксперимент – сотовый микрочипов – MFCA преодолевает основные проблемы, связанные с высокой пропускной основе клеток скрининга.
CFM использует 3D каналов сети для цикла образцов малого объема жидкости более микроскопических местах пятно на поверхности 12,13. Печатая с потоком, биомолекулы, клетки, и другие реагенты ведутся в жидкой среде на протяжении всего процесса печати, что позволяет печатать чувствительных биомолекул и клеток без воздействия воздуха, что препятствует текущие методов печати клеток. Кроме того, можно печатать непосредственно из сырого материала, такого как гибридомы или супернатантов при наличии механизм захвата на поверхности массива. Цель этой рукописи подробно объяснить погруженную печать двух типов клеток на поверхности.
3D микрофлюидных технология печати, описанный здесь, однозначно способны microfluidically печати массивов клеток в жидкости заполнены хорошо, то есть погруженный поверхность. К печати на подводных поверхностей, сотовые микрочипы могут быть получены, что поддержание физиологически соотв?…
The authors have nothing to disclose.
Авторы хотели бы выразить признательность Крис Морроу для оказания технической помощи. Финансирование было предоставлено NIH SBIR (R43) предоставить 1R43GM101859-01 (MPI) GRANT10940803.
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 |