جهاز تجميع صوتي ثلاثي الأبعاد للتصنيع الشامل للكرويات الخلوية

Summary

تعتبر كرويات الخلايا نموذجا محتملا في مجال التطبيقات البيولوجية. توضح هذه المقالة بروتوكولات لتوليد كرويات الخلايا بشكل متطور باستخدام جهاز تجميع صوتي 3D ، والذي يوفر طريقة فعالة للتصنيع القوي والسريع للكرويات الخلوية الموحدة.

Abstract

كرويات الخلية واعدة ثلاثية الأبعاد (3D) النماذج التي اكتسبت تطبيقات واسعة في العديد من المجالات البيولوجية. يقدم هذا البروتوكول طريقة لتصنيع كرويات الخلايا عالية الجودة وعالية الإنتاجية باستخدام جهاز تجميع صوتي 3D من خلال إجراءات قابلة للمناورة. يتكون جهاز التجميع الصوتي من ثلاثة محولات طاقة تيتانات الزركونات الرصاص (PZT) ، كل منها مرتب في المستوى X / Y / Z لغرفة بولي ميثيل ميثاكريلات مربعة (PMMA). يتيح هذا التكوين إنشاء نمط صفيف نقطي 3D للعقد الصوتية المرفوعة (LANs) عند تطبيق ثلاث إشارات. نتيجة لذلك ، يمكن دفع الخلايا الموجودة في محلول الجيلاتين ميثاكريلويل (GelMA) إلى الشبكات المحلية ، لتشكيل مجاميع خلايا موحدة في ثلاثة أبعاد. ثم يتم معالجة محلول GelMA بالأشعة فوق البنفسجية وتشابكه ليكون بمثابة سقالة تدعم نمو مجاميع الخلايا. أخيرا ، يتم الحصول على كتل من الكرويات الناضجة واسترجاعها عن طريق إذابة سقالات GelMA لاحقا في ظل ظروف معتدلة. سيمكن جهاز تجميع الخلايا الصوتية 3D الجديد المقترح من تصنيع كرويات الخلايا ، وحتى المواد العضوية ، مما يوفر تقنية محتملة كبيرة في المجال البيولوجي.

Introduction

تم التعرف على نماذج الزراعة ثلاثية الأبعاد في المختبر ، والتي توفر المزيد من الخصائص الهيكلية والمورفولوجية الشبيهة بالجسم الحي مقارنة بنماذج الثقافة ثنائية الأبعاد التقليدية ، كأنظمة واعدة في مختلف التطبيقات الطبية الحيوية مثل هندسة الأنسجة ونمذجة الأمراض وفحص الأدوية^1،2،3. كنوع واحد من نموذج الثقافة ثلاثية الأبعاد ، تشير كرويات الخلايا عادة إلى تجميع الخلايا ، مما يخلق هياكل كروية ثلاثية الأبعاد تتميز بتفاعلات خلية خلية ومصفوفة خلية^{محسنة 4،5،6}. لذلك ، أصبح تصنيع ك....

Protocol

1. تصنيع جهاز التجميع الصوتي 3D

1. ابدأ بإعداد أربع صفائح PMMA بسمك 1 مم من خلال القطع^{بالليزر 30} ، ثم تابع لصقها معا لتشكيل غرفة مربعة بعرض داخلي 21 مم وارتفاع 10 مم.
2. بعد ذلك ، قم بتوصيل ورقة PMMA أخرى بسمك 1 مم في أسفل الغرفة لتكون بمثابة حامل للحبر الحيوي.
3. قم بتثبيت ثلاثة محولات طاقة من تيتانات الرصاص (PZT) بعناية (يبلغ طول كل منها 20 مم ، وعرضها 10 مم ، وسمكها 0.7 مم ، وبتردد رنين أولي يبلغ 3 ميجاهرتز ، انظر جدول المواد) على السطح الخارجي للجدران المتعامدة الثلاثة للغرفة ، على التوالي. تأكد من توسيط محول الطاقة PZT السفلي أسفل الحجرة.
4. أسلاك اللحام إلى المنطقتين الموصلتين ....

النتائج

صممت هذه الدراسة جهاز تجميع صوتي 3D للتصنيع الشامل للكرويات الخلوية. يتألف الجهاز الصوتي من غرفة مربعة مع محولي طاقة PZT متصلين بالمستوى X والمستوى Y على السطح الخارجي للغرفة ومحول طاقة PZT واحد في قاع الغرفة (الشكل 1A ، B). تم توصيل ثلاث قنوات إخراج من مولدين وظيفيين بثل?.......

Discussion

إن التصنيع الفعال والمستقر للكرويات الخلوية ذات الإنتاجية العالية باستخدام تقنيات مثل جهاز التجميع الصوتي ثلاثي الأبعاد يحمل وعدا كبيرا لتطوير الهندسة الطبية الحيوية وفحص الأدوية^1،2،3. يبسط هذا النهج الإنتاج الضخم للكرويات الخلوية من خ.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.22-μm filter	Merck	SLGSM33SS	Used for GelMA solution sterilization
35 mm-cell culture dish	Corning	430165	Used for culturing cells
Confocal microscope	Nikon	A1RHD25	Fluorescent cell observation
DiO dye	Beyotime	C1038	Dye used to stain cells
DMEM	Gibco	12430054	Cell culture media
FBS	Gibco	10099141C	Cell culture media supplement
Function generator	Rigol	DG5352	For RF signal generation
GelMA	Regenovo	none	Used to prepare bioink
GelMA lysis buffer	EFL	EFL-GM-LS-001	Used to dissolve GelMA scaffolds
Inverted microscope	Nikon	Ti-U	Cell observation
LAP	Sigma-Aldrich	900889	Used as photoinitiator
Live-Dead kit	Beyotime	C2015M	Cell vability analysis
PBS	Gibco	10010002	Used as buffer
Penicillin-streptomycin	Gibco	15070063	Prevent cell culture contamination
Power amplifer	Minicircuit	LCY-22+	Increase the voltage amplitude of the RF signal
PZT transducers	Yantai Xingzhiwen Trading Co.,Ltd.	PZT-41	Functional units for acoustic assembly device
T25 cell culture flask	Corning	430639	Used for culturing cells
Trypan blue	Gibco	15250061	Cell counting
Trypsin-EDTA	Gibco	25200056	Cell dissociation enzyme