Dispositif d’assemblage acoustique tridimensionnel pour la fabrication en série de sphéroïdes cellulaires

Résumé

Les sphéroïdes cellulaires ont été considérés comme un modèle potentiel dans le domaine des applications biologiques. Cet article décrit les protocoles permettant de générer de manière évolutive des sphéroïdes cellulaires à l’aide d’un dispositif d’assemblage acoustique 3D, qui fournit une méthode efficace pour la fabrication robuste et rapide de sphéroïdes cellulaires uniformes.

Résumé

Les sphéroïdes cellulaires sont des modèles tridimensionnels (3D) prometteurs qui ont de nombreuses applications dans de nombreux domaines biologiques. Ce protocole présente une méthode de fabrication de sphéroïdes cellulaires de haute qualité et à haut débit à l’aide d’un dispositif d’assemblage acoustique 3D par des procédures manœuvrables. Le dispositif d’assemblage acoustique se compose de trois transducteurs en titanate de zirconate de plomb (PZT), chacun disposé dans le plan X/Y/Z d’une chambre carrée en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Cette configuration permet la génération d’un réseau de points 3D de nœuds acoustiques en lévitation (LAN) lorsque trois signaux sont appliqués. En conséquence, les cellules de la solution de gélatine méthacryloyl (GelMA) peuvent être conduites vers les réseaux locaux, formant des agrégats cellulaires uniformes en trois dimensions. La solution GelMA est ensuite photopolymérisée par UV et réticulée pour servir d’échafaudage qui soutient la croissance des agrégats cellulaires. Enfin, des masses de sphéroïdes matures sont obtenues et récupérées en dissolvant ensuite les échafaudages GelMA dans des conditions douces. Le nouveau dispositif d’assemblage de cellules acoustiques 3D proposé permettra la fabrication à grande échelle de sphéroïdes cellulaires, et même d’organoïdes, offrant ainsi un grand potentiel technologique dans le domaine biologique.

Introduction

Les modèles de culture in vitro 3D, qui offrent des caractéristiques structurelles et morphologiques plus proches de celles de l’in vivo que les modèles de culture 2D conventionnels, ont été reconnus comme des systèmes prometteurs dans diverses applications biomédicales telles que l’ingénierie tissulaire, la modélisation des maladies et le criblage de médicaments ^1,2,3. En tant que type de modèle de culture 3D, les sphéroïdes cellulaires font généralement référence à l’agrégation cellulaire, créant des structures sphéroïdales 3D caractérisées par des interac....

Protocole

1. Fabrication du dispositif d’assemblage acoustique 3D

1. Commencez par préparer quatre feuilles de PMMA de 1 mm d’épaisseur par découpe laser³⁰, puis collez-les ensemble pour former une chambre carrée d’une largeur intérieure de 21 mm et d’une hauteur de 10 mm.
2. Ensuite, fixez une autre feuille de PMMA de 1 mm d’épaisseur au fond de la chambre pour servir de support à la bio-encre.
3. Fixez soigneusement trois transducteurs en titanate de zirconate de plomb (PZT) (chacun mesurant 20 mm de longueur, 10 mm de largeur, 0,7 mm d’épaisseur et avec une fréquence de résonance primaire de 3 MHz, voir le

Discussion

La fabrication efficace et stable de sphéroïdes cellulaires à haut débit à l’aide de technologies telles que le dispositif d’assemblage acoustique 3D est très prometteuse pour faire progresser l’ingénierie biomédicale et le criblage de médicaments ^1,2,3. Cette approche simplifie la production de masse de sphéroïdes cellulaires grâce à des procédures simples.

Cependant, il y a des f.......

matériels

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