Dispositivo di assemblaggio acustico tridimensionale per la produzione di massa di sferoidi cellulari

Riepilogo

Gli sferoidi cellulari sono stati considerati un potenziale modello nel campo delle applicazioni biologiche. Questo articolo descrive i protocolli per la generazione scalabile di sferoidi cellulari utilizzando un dispositivo di assemblaggio acustico 3D, che fornisce un metodo efficiente per la fabbricazione robusta e rapida di sferoidi cellulari uniformi.

Abstract

Gli sferoidi cellulari sono promettenti modelli tridimensionali (3D) che hanno ottenuto ampie applicazioni in molti campi biologici. Questo protocollo presenta un metodo per la produzione di sferoidi cellulari di alta qualità e ad alto rendimento utilizzando un dispositivo di assemblaggio acustico 3D attraverso procedure manovrabili. Il dispositivo di assemblaggio acustico è costituito da tre trasduttori di titanato di zirconato di piombo (PZT), ciascuno disposto nel piano X/Y/Z di una camera quadrata in polimetilmetacrilato (PMMA). Questa configurazione consente la generazione di un modello 3D dot-array di nodi acustici levitati (LAN) quando vengono applicati tre segnali. Di conseguenza, le cellule nella soluzione di gelatina metacriloile (GelMA) possono essere guidate verso le LAN, formando aggregati cellulari uniformi in tre dimensioni. La soluzione GelMA viene quindi fotopolimerizzata ai raggi UV e reticolata per fungere da impalcatura che supporta la crescita degli aggregati cellulari. Infine, masse di sferoidi maturi vengono ottenute e recuperate dissolvendo successivamente gli scaffold GelMA in condizioni miti. Il nuovo dispositivo di assemblaggio di celle acustiche 3D proposto consentirà la fabbricazione su larga scala di sferoidi cellulari e persino di organoidi, offrendo un grande potenziale tecnologico nel campo biologico.

Introduzione

I modelli di coltura 3D in vitro, che forniscono caratteristiche strutturali e morfologiche più simili a quelle in vivo rispetto ai modelli di coltura 2D convenzionali, sono stati riconosciuti come sistemi promettenti in varie applicazioni biomediche come l'ingegneria tissutale, la modellazione delle malattie e lo screening dei farmaci ^1,2,3. Come un tipo di modello di coltura 3D, gli sferoidi cellulari si riferiscono tipicamente all'aggregazione cellulare, creando strutture sferoidali 3D caratterizzate da interazioni cellula-cellula ....

Protocollo

1. Fabbricazione del dispositivo di assemblaggio acustico 3D

1. Si inizia preparando quattro fogli di PMMA di 1 mm di spessore attraverso il taglio laser³⁰, quindi si procede ad incollarli tra loro fino a formare una camera quadrata con una larghezza interna di 21 mm e un'altezza di 10 mm.
2. Successivamente, fissare un altro foglio di PMMA di 1 mm di spessore sul fondo della camera per fungere da supporto per il bioink.
3. Fissare con cautela tre trasduttori in titanato di zirconato di piombo (PZT) (ciascuno delle dimensioni di 20 mm di lunghezza, 10 mm di larghezza, 0,7 mm di spessore e con una frequenza ....

Discussione

La fabbricazione efficiente e stabile di sferoidi cellulari ad alta produttività utilizzando tecnologie come il dispositivo di assemblaggio acustico 3D è molto promettente per il progresso dell'ingegneria biomedica e dello screening dei farmaci ^1,2,3. Questo approccio semplifica la produzione di massa di sferoidi cellulari attraverso procedure semplici.

Tuttavia, ci sono fattori critici da considera.......

Materiali

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