कस्टम इंजीनियर ऊतक संस्कृति molds लेजर से धंसा परास्नातक
Summary
इस के साथ साथ हम एक तेजी से पेश करने के लिए, सतही, और कम लागत विधि कस्टम polydimethylsiloxane molds कि hydrogel उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है आधारित परिसर geometries के साथ इंजीनियर ऊतकों । हम इसके अतिरिक्त यांत्रिक और ऊतकवैज्ञानिक इस तकनीक का उपयोग उत्पादित ऊतकों इंजीनियर पर आयोजित मूल्यांकन से परिणाम का वर्णन ।
Abstract
ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र के रूप में परिपक्व करने के लिए जारी किया गया है, ऊतक के आकार सहित ऊतक मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला में रुचि बढ़ी है । सेंटीमीटर स्केल करने के लिए माइक्रोमीटर पर ऊतक आकार हेर-फेर सीधे सेल संरेखण कर सकते हैं, प्रभावी यांत्रिक गुणों को बदलने, और पता पोषक तत्वों प्रसार से संबंधित सीमाओं । इसके अलावा, पोत जिसमें एक ऊतक ऊतक पर यांत्रिक बाधाओं को प्रदान कर सकते है तैयार है, तनाव क्षेत्रों में जिसके परिणामस्वरूप और दोनों सेल और मैट्रिक्स संरचना को प्रभावित कर सकते हैं । उच्च reproducible आयामों के साथ आकार का ऊतकों भी इन विट्रो परख जिसमें नमूना आयाम महत्वपूर्ण हैं, के लिए उपयोगिता है जैसे पूरे ऊतक यांत्रिक विश्लेषण के रूप में ।
इस पांडुलिपि का वर्णन एक वैकल्पिक निर्माण विधि नकारात्मक मास्टर लेजर से तैयार molds का उपयोग एक्रिलिक: इन molds polydimethylsiloxane (PDMS) के साथ अच्छी तरह से प्रदर्शन, सेंटीमीटर पैमाने और सुविधा पर आयामों के साथ डिजाइन की अनुमति आकार 25 µm से छोटे, और तेजी से डिजाइन किया जा सकता है और एक कम लागत पर गढ़े और ंयूनतम विशेषज्ञता के साथ । न्यूनतम समय और लागत आवश्यकताओं लेजर धंसा molds के लिए अनुमति देने के लिए तेजी से एक इष्टतम डिजाइन निर्धारित किया जाता है जब तक पर दोहराया जा सकता है, और आसानी से ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र से परे उन सहित ब्याज की किसी भी परख के अनुरूप अनुकूलित किया जाना है ।
Introduction
पिछले दो दशकों में, नरम लिथोग्राफी बड़े पैमाने पर एक निर्माण तकनीक के रूप में इस्तेमाल किया गया है वैज्ञानिक अनुसंधान का समर्थन, विशेष रूप से microfluidics के क्षेत्रों में, सामग्री अनुसंधान, और ऊतक इंजीनियरिंग1,2, 3. प्रतिकृति मोल्डिंग, जिसमें एक वांछित आकार के साथ एक वस्तु एक नकारात्मक मास्टर मोल्ड से बनाया गया है, एक सुविधाजनक और कम लागत के उत्पादन की विधि प्रदान करता है सकारात्मक PDMS प्रतिकृति है कि आकार hydrogels कास्टिंग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । हालांकि, आवश्यक नकारात्मक मास्टर मोल्ड आम तौर पर microfabrication तकनीक है कि महंगे हैं, समय लेने वाली, आकार में सीमित का उपयोग कर उत्पादित कर रहे हैं, और साफ कमरे अंतरिक्ष और अत्याधुनिक उपकरणों की आवश्यकता होती है । जबकि 3 डी मुद्रण एक संभावित विकल्प प्रदान करता है, इसकी उपयोगिता कुछ हद तक कम लागत प्रिंटर और आम 3 डी प्रिंटर पॉलिमर और PDMS कि इलाज को बाधित कर सकते है के बीच रासायनिक बातचीत के समाधान की सीमा के कारण सीमित है ।
लेजर कटर दोनों काटने और प्लास्टिक, लकड़ी, कांच, और धातु के रूप में नक़्क़ाशी सामग्री में सक्षम सिस्टम हाल ही में काफी कम खर्चीला हो गया है और इसलिए अनुसंधान उपकरण निर्माण के लिए और अधिक सुलभ । वाणिज्यिक ग्रेड लेजर कटर ंयूनतम सुविधाओं से छोटे 25 µm के साथ सेंटीमीटर पैमाने पर वस्तुओं का निर्माण करने में सक्षम हैं, और आगे कम प्रशिक्षण, विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है, और समय का उपयोग करें । जबकि PDMS के लेजर पृथक पहले microfluidics उपकरणों के निर्माण में इस्तेमाल किया गया है, हमारे ज्ञान के लिए कोई पांडुलिपि एक प्रक्रिया है जिसके द्वारा मिलीमीटर और सेंटीमीटर स्केल molds लेजर कट नकारात्मक मास्टर मोल्ड 4 से गढ़े जा सकता है वर्णित है .
हम मुख्य रूप से पोषक तत्वों प्रसार, सेलुलर संरेखण, और यांत्रिक गुण5,6,7को बेहतर बनाने के लिए इंजीनियर ऊतकों के आकार में हेरफेर करने के लिए इस तकनीक का इस्तेमाल किया है । हालांकि, इस तकनीक की बहुमुखी प्रतिभा के किसी भी क्षेत्र में उपयोग के लिए अनुमति देता है जहां ढाला hydrogels ब्याज की हैं, जैसे दवा वितरण और सामग्री विज्ञान अनुसंधान8। एक लेजर कटर के लिए उपयोग के साथ, PDMS मोल्ड प्रतिकृति लगभग किसी भी ज्यामिति के लिए किया जा सकता है (है कि एक बहु भाग मोल्ड, जो इस पांडुलिपि के दायरे से परे है बिना हटाने रोकना होगा) और है कि लेजर बिस्तर के आयामों के भीतर फिट बैठता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
अनुकूलित PDMS मोल्ड geometries है कि ऊतक संस्कृति के साथ संगत कर रहे है इस तरह के सेल संरेखण, प्रसार दर, और प्रभावी कठोरता के रूप में महत्वपूर्ण इंजीनियर ऊतक गुणों, ट्यूनिंग में महान उपयोगिता है । इसके अतिरिक्त, य?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक NIH R00 HL115123 और ब्राउन विश्वविद्यालय इंजीनियरिंग के स्कूल से धन स्वीकार करते हैं । वे भी लेजर कटर के साथ प्रशिक्षण और समर्थन के लिए ब्राउन डिजाइन कार्यशाला और क्रिस बुल के लिए आभारी हैं ।
Materials
| Item | |||
| Bovine fibrinogen | Sigma | F8630-5G | Constructs |
| Bovine thrombin | Sigma | T6634-250UN | Constructs |
| Bovine aprotinin | Sigma | 10820-25MG | Constructs |
| Rat tail collagen I, 4 mg/mL | Advanced Biomatrix | 5153-100MG | Constructs |
| Sodim chloride | Fisher | BP358-10 | Constructs |
| PBS | Life Technologies | 14190-250 | Constructs |
| Fine forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | Constructs |
| Sylgard 184 silicone elastomer | Corning | 4019862 | PDMS Molds |
| Lab tape | Fisher | 15-901-5R | PDMS Molds |
| Acrylic, 1/4" thick | McMaster-Carr | 8560K356 | PDMS Molds |
| HEPES Buffer, 1 M | Sigma | H3537-100ML | Constructs |
| RPMI 1640 medium, powder | Fisher | 31800-089 | Constructs |
| Calcium chloride dihydrate | Fisher | AC423520250 | Constructs |
| Magnesium chloride hexahydrate | Fisher | M33 500 | Constructs |
| Potassium chloride | Sigma | P9541-500G | Constructs |
| Sodium phosphate dibasic heptahydrate | Sigma | S9390-500G | Constructs |
| Glucose | Sigma | G5767-25G | Constructs |
| OCT | VWR | 25608-930 | Histology |
| Frozen block molds | VWR | 25608-916 | Histology |
| Hematoxylin | Fisher | 3530 1 | Histology |
| Eosin Y | Fisher | AC152880250 | Histology |
| Fast green FCF | Fisher | AC410530250 | Histology |
| Software | |||
| Illustrator | Adobe Systems | Vector Graphics | |
| Inkscape | (Open Source) | Vector Graphics | |
| UCP (Universal Control Panel) | Universal Laser Systems | Laser Cutter Interface | |
| Equipment | |||
| PLS6.75 Laser Cutter | Universal Laser Systems | Laser Cutter | |
| Micromechanical Analyzer | Aurora Scientific | 1530A with 5 mN load cell | Mechanical Analysis |
References
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