ويدخل هذا المخطوط وسيلة قوية لاختلاق مقعرة ميكروويلس دون الحاجة إلى المرافق ذات التكلفة العالية المعقدة. استخدام القوة المغناطيسية وخرز الصلب ومجموعة من خلال ثقب، شكلت ميكروويلس عدة مئات في ركيزة بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) 3 × 3 سم.
ثقافة كروي أداة مفيدة لفهم سلوك الخلوية حيث أنه يوفر في فيفو–مثل البيئة ثلاثية الأبعاد. مختلف أساليب الإنتاج كروي مثل الأسطح غير لاصقة وقوارير غزل وقطرات معلقة وميكروويلس قد استخدمت في دراسات التفاعل خلية إلى خلية، وتنشيط جهاز المناعة، المخدرات الفرز، تنبع تمايز الخلية، وجيل أورجانويد. من بين هذه الأساليب، اكتسبت ميكروويلس مع هندسة مقعرة ثلاثي الأبعاد اهتمام العلماء والمهندسين، ونظرا لمزاياها من جيل كروي موحدة الحجم والسهولة التي يمكن أن تكون ردود الماغنيسيوم الفردية رصد. على الرغم من أن قد اقترحت طرق فعالة من حيث التكلفة مثل استخدام الأغشية المرنة والطباعة الحجرية الجليد، هذه التقنيات تحمل العيوب الخطيرة مثل صعوبة في السيطرة على أحجام نمط، تحقيق نسب عالية، وإنتاج مساحات أكبر من ميكروويلس. للتغلب على هذه المشاكل، فإننا نقترح وسيلة قوية لاختلاق مقعرة ميكروويلس دون الحاجة إلى المرافق ذات التكلفة العالية المعقدة. هذا الأسلوب يستخدم صفيف من خلال ثقب 30 × 30، عدة مئات ميكرومتر-أمر الصلب الخرز، والقوة المغناطيسية اختﻻق ميكروويلس 900 في ركيزة بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) 3 × 3 سم. لإثبات انطباق لدينا طريقة للتطبيقات البيولوجية الخلية، استزراع الخلايا الجذعية الدهنية لمدة 3 أيام، وأنتجت بنجاح الماغنيسيوم استخدام برنامجنا ميكروويل. وبالإضافة إلى ذلك، نحن إجراء محاكاة ماجنيتوستاتيك للتحقيق في هذه الآلية، حيث استخدمت القوة المغناطيسية لفخ الخرز الصلب من خلال الثقوب. ونحن نعتقد أنه يمكن تطبيق طريقة تصنيع ميكروويل المقترحة للعديد من الدراسات الخلوية على أساس كروي مثل فحص المخدرات وتجديد الأنسجة، وتمايز الخلايا الجذعية وسرطان خبيث.
الخلايا التي نمت في شكل كروي أكثر مشابهة للنسيج الحقيقي في الجسم من ثقافة المستوية ثنائية الأبعاد1. ونظرا لهذه الميزة، قد اعتمدت استخدام الماغنيسيوم لتحسين دراسة تفاعل الخلية للخلية2،3، التنشيط المناعي4، المخدرات الفحص5و6من التمايز. وبالإضافة إلى ذلك، طبقت مؤخرا إلى أورجانويدس (قرب الفسيولوجية ثلاثي الأبعاد (3D) الأنسجة)، والتي مفيدة جداً لدراسة التنمية والأمراض البشرية7الماغنيسيوم دمج أنواع متعددة من الخلايا. وقد استخدمت عدة أساليب لإنتاج الماغنيسيوم. أبسط طريقة ينطوي على استخدام سطح غير لاصق، بتجميع الخلايا مع بعضها البعض والماغنيسيوم النموذج. ويمكن علاج طبق بيتري مع ألبومين المصل البقري أو بلورونيك F-127 أو بوليمر مسعور (مثل بولي 2-هيدروكسييثل ميثاكريلات) لجعل سطح غير لاصق8، 9. الأسلوب قارورة زر الزيادة والنقصان وسيلة أخرى معروفة لإنتاج كميات كبيرة من الماغنيسيوم10،11. في هذا الأسلوب، تشغل الخلايا في تعليق إثارة للحيلولة دون أن تصبح يعلق على الركازة. بدلاً من ذلك، العائمة الخلايا المجمعة الماغنيسيوم النموذج. كل أسلوب سطحي غير لاصقة وغزل قارورة أسلوب يمكن أن تنتج كميات كبيرة من الماغنيسيوم. ومع ذلك، فتخضع لقيود بما في ذلك صعوبات في التحكم في حجم كروي، فضلا عن التتبع ورصد كل كروي. كعلاج لهذه المشاكل، وأسلوب الإنتاج كروي آخر، إلا وهي إسقاط معلقة أسلوب يمكن العاملين12. وهذا ينطوي على إيداع قطرات تعليق خلية على الجزء السفلي غطاء صحن الثقافة. وعادة ما تكون من 15 إلى 30 ميليلتر في حجم هذه القطرات وتحتوي على ما يقرب من 300 إلى 3000 الخلايا13. عندما هو مقلوب الغطاء، القطرات تجري في مكان التوتر السطحي. ويركز بيئة الجاذبية الصغرى في كل قطره الخلايا، ثم تشكل الماغنيسيوم واحد في واجهة الهواء السائل حرة. فوائد معلقة أسلوب الإسقاط أن يوفر توزيع المساحة التي تسيطر عليها جيدا، في حين أنه من السهل تتبع ورصد كل كروي، مقارنة بالأساليب قارورة المياه السطحية وغزل غير لاصقة. ومع ذلك، هذا الأسلوب يتكبد عيب واحد في هذا الإنتاج الضخمة من الماغنيسيوم وعملية الإنتاج ذاتها مفرطة من حزب العمل المكثف.
مجموعة ميكروويل من شقة لوحة مع العديد من الآبار الصغيرة الحجم، وكل منها يبلغ قطرها يتراوح من 100 إلى 1000 ميكرومتر. مبدأ الإنتاج كروي عند استخدام ميكروويلس شبيه بطريقة سطحية غير لاصقة. وتشمل فوائد حقيقة أن توفر ميكروويلس المسافات بين ميكروويلس لفصل الخلايا أو الماغنيسيوم، مثل أن يكون من السهل التحكم في حجم كروي، حين أيضا يجعل من السهل لرصد كل واحد كروي. مع عدد كبير من ميكروويلس، من الممكن أيضا إنتاج كروي الفائق. ميزة أخرى من ميكروويلس هو الخيار لآبار شكل من أشكال مختلفة (مسدس الأضلاع، أسطواني، البزموت المنشورية) تبعاً لأغراض تجريبية فريدة من نوعها المستخدمين. عموما، إلا أن شكل ثلاثي الأبعاد (3D) مقعرة (أو نصف كروية) تعتبر الأكثر مناسبة لإنتاج الماغنيسيوم واحدة موحدة الحجم. ولذلك، فائدة ميكروويلس مقعرة أبلغ العديد من دراسات البيولوجيا الخلية مثل تلك دراسة كارديوميوسيتي التفريق بين14من الخلايا الجذعية الجنينية، إفراز الأنسولين من خلية جزيرة مجموعات15، النشاط الأنزيمي من خلايا الكبد16، ومقاومة المخدرات الورم الماغنيسيوم17.
ولسوء الحظ، تلفيق ميكروويلس غالباً ما يتطلب وجود مرافق ميكروباتيرنينج المتخصصة؛ الأساليب التقليدية المستندة إلى الطباعة التصويرية تتطلب التعرض، وإنشاء مرافق بينما رد الفعل الأساليب المستندة إلى النقش بايون بحاجة إلى معدات البلازما وأيون-شعاع. هذه المعدات مكلفة، جنبا إلى جنب مع عملية تصنيع معقدة، يعرض حاجز عال لدخول لعلماء الأحياء الذين ليس لديهم إمكانية الوصول إلى ميكروتيتشنولوجي. للتغلب على هذه المشاكل، طرق أخرى فعالة من حيث التكلفة مثل الجليد الطباعة الحجرية18 (باستخدام قطرات الماء المجمدة) وقد اقترحت طريقة غشاء مرن14 (باستخدام غشاء والركيزة من خلال ثقب وفراغ). ومع ذلك، تحمل هذه الأساليب أيضا عيوب خطيرة مثل كونها صعبة التحكم في أحجام نمط وتحقيق نسب عالية وإنتاج ميكروويلس مساحة أكبر.
للتغلب على المسائل المذكورة أعلاه، نقترح أسلوب اختﻻق رواية ميكروويل مقعرة استخدام ركيزة من خلال ثقب وخرز الصلب ومجموعة مغناطيس. باستخدام هذا الأسلوب، يمكن اختﻻق مئات ميكروويلس كروية مقعرة بالاستفادة من إليه الخرز المعدني التأمين الذاتي ساعدت القوة المغناطيسية (الشكل 1). عملية تصنيع ينطوي على استخدام مرافق قليلة جداً معقدة ومكلفة ولا تتطلب الكثير من المهارات المتقدمة. على هذا النحو، يمكن بسهولة إجراء الأشخاص المهرة حتى هذا الأسلوب تلفيق. وللتدليل على الطريقة المقترحة، كانت مثقف الإنسان الدهنية-المستمدة من الخلايا الجذعية في ميكروويلس مقعرة لإنتاج الماغنيسيوم.
وكان التحدي الرئيسي الذي يواجه هذا الأسلوب تلفيق تحديد آمنة من الخرز في الصفيف من خلال ثقب في لوحة الألومنيوم. لحل هذا التحدي، استخدمت القوة المغناطيسية في شكل مصفوفة المغناطيس 30 × 30 لإصلاح الخرز بشكل أمن، كما هو مبين في أرقام 6 و 7. كثافة التدفق المغناطيسي في الصفيف المغن…
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا البحث “برنامج بحوث العلوم الأساسية” عبر الوطنية بحوث مؤسسة من كوريا (جبهة الخلاص الوطني) تموله وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتخطيط المستقبل (2014R1A1A2057527 جبهة الخلاص الوطني وجبهة الخلاص الوطني-2016R1D1A1B03934418).
CNC rotary engraver | Roland DGA | EGX-350 | |
Micro drill bit | HAM Präzision | 30-1301 TA | Φ 0.55 and 0.75 mm |
Sulfuric acid 98% | Daejung | 7683-4100 | For cleaning aluminum plate. Dilute with distilled water with 15% solution |
Neodymium magnet | Supermagnete | W-01-N | 1 x 1 x 1 mm |
Bearing ball | Agami Modeling | SUJ2 | Φ 600 μm steel bead |
Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dowcorning | Sylgard 184 | |
Pluronic F-127 | Sigma Aldrich | p2443 | Dilute with phosphate buffered saline to 4% (w/v) solution |
Dulbecco's modified eaggle's medium (DMEM) | ATCC | 30-2002 | |
Dulbecco's phosphate buffered saline (D-PBS) | ATCC | 30-2200 | |
Fetal bovine serum | ATCC | 30-2020 | |
Adipose-derived mesenchymal stem cells | ATCC | ATCC PCS-500-011 |