Dreidimensionales akustisches Montagegerät für die Massenfertigung von Zellsphäroiden

Zusammenfassung

Zellsphäroide gelten als ein potenzielles Modell im Bereich biologischer Anwendungen. Dieser Artikel beschreibt Protokolle zur skalierbaren Erzeugung von Zellsphäroiden unter Verwendung eines 3D-Akustik-Assemblierungsgeräts, das eine effiziente Methode für die robuste und schnelle Herstellung einheitlicher Zellsphäroide bietet.

Zusammenfassung

Zellsphäroide sind vielversprechende dreidimensionale (3D) Modelle, die in vielen biologischen Bereichen breite Anwendung gefunden haben. Dieses Protokoll stellt eine Methode zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Zellsphäroiden mit hohem Durchsatz unter Verwendung einer akustischen 3D-Montagevorrichtung durch manövrierfähige Verfahren dar. Die akustische Montagevorrichtung besteht aus drei Blei-Zirkonat-Titanat-Wandlern (PZT), die jeweils in der X/Y/Z-Ebene einer quadratischen Polymethylmethacrylat-Kammer (PMMA) angeordnet sind. Diese Konfiguration ermöglicht die Erzeugung eines 3D-Punkt-Array-Musters von schwebenden akustischen Knoten (LANs), wenn drei Signale angelegt werden. Dadurch können Zellen in der Gelatinemethacryloyl-Lösung (GelMA) zu den LANs getrieben werden und gleichmäßige Zellaggregate in drei Dimensionen bilden. Die GelMA-Lösung wird dann UV-photogehärtet und vernetzt, um als Gerüst zu dienen, das das Wachstum von Zellaggregaten unterstützt. Abschließend werden Massen an gereiften Sphäroiden gewonnen und durch anschließendes Auflösen der GelMA-Gerüste unter milden Bedingungen gewonnen. Das vorgeschlagene neue akustische 3D-Zellassemblierungsgerät wird die Scale-up-Herstellung von Zellsphäroiden und sogar Organoiden ermöglichen und ein großes Technologiepotenzial im biologischen Bereich bieten.

Einleitung

3D-In-vitro-Kulturmodelle, die im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Kulturmodellen mehr In-vivo-ähnliche strukturelle und morphologische Eigenschaften aufweisen, wurden als vielversprechende Systeme in verschiedenen biomedizinischen Anwendungen wie Tissue Engineering, Krankheitsmodellierung und Wirkstoffscreening anerkannt ^1,2,3. Als eine Art von 3D-Kulturmodell beziehen sich Zellsphäroide typischerweise auf die Zellaggregation und erzeugen 3D-sphäroidale Strukturen, die durch verbesserte Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen gekennzeichnet sind

Protokoll

1. Herstellung der 3D-Akustik-Montagevorrichtung

1. Beginnen Sie mit der Vorbereitung von vier 1 mm dicken PMMA-Platten durch Laserschneiden³⁰ und kleben Sie sie dann zu einer quadratischen Kammer mit einer Innenbreite von 21 mm und einer Höhe von 10 mm zusammen.
2. Befestigen Sie als Nächstes eine weitere 1 mm dicke PMMA-Folie am Boden der Kammer, die als Halterung für die Biotinte dient.
3. Drei Blei-Zirkonat-Titanat-Wandler (PZT) (jeweils 20 mm lang, 10 mm breit, 0,7 mm dick und mit einer Primärresonanzfrequenz von 3 MHz, siehe Materialtabelle) werden vorsichtig an der Außenseite der dre....

Diskussion

Die effiziente und stabile Herstellung von Zellsphäroiden mit hohem Durchsatz unter Verwendung von Technologien wie dem 3D-Akustik-Montagegerät ist vielversprechend für die Weiterentwicklung der Biomedizintechnik und des Wirkstoffscreenings ^1,2,3. Dieser Ansatz vereinfacht die Massenproduktion von Zellsphäroiden durch einfache Verfahren.

Es gibt jedoch kritische Faktoren, die bei der Verwendung di.......

Materialien

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