細胞スフェロイドの量産のための3次元音響組立装置

要約

細胞スフェロイドは、生物学的応用の分野における1つの潜在的なモデルと見なされてきました。本稿では、均一な細胞スフェロイドを頑健かつ迅速に作製するための効率的な方法を提供する3D音響アセンブリデバイスを使用して細胞スフェロイドをスケーラブルに生成するためのプロトコルについて説明します。

要約

細胞スフェロイドは、多くの生物学的分野で幅広い用途を獲得している有望な3次元(3D)モデルです。このプロトコルは、3D音響アセンブリデバイスを使用して、操作可能な手順で高品質でハイスループットな細胞スフェロイドを製造する方法を提示します。音響アセンブリデバイスは、3つのチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)トランスデューサで構成され、それぞれが正方形のポリメチルメタクリレート(PMMA)チャンバーのX/Y/Z平面に配置されています。この構成により、3つの信号が印加されたときに浮上音響ノード(LAN)の3Dドットアレイパターンを生成することができます。その結果、ゼラチンメタクリロイル(GelMA)溶液中の細胞をLANに駆動し、3次元で均一な細胞凝集体を形成することができます。次に、GelMA溶液をUV光硬化および架橋して、細胞凝集体の増殖をサポートする足場として機能します。最後に、成熟したスフェロイドの塊が得られ、続いて穏やかな条件下でGelMAスキャフォールドを溶解することによって回収されます。提案された新しい3D音響細胞アセンブリデバイスは、細胞スフェロイド、さらにはオルガノイドのスケールアップ製造を可能にし、生物学分野で大きな可能性を秘めた技術を提供します。

概要

従来の2D培養モデルと比較して、よりin vivoのような構造的および形態学的特性を提供する3Din vitro培養モデルは、組織工学、疾患モデリング、薬物スクリーニングなどのさまざまな生物医学的アプリケーションにおいて有望なシステムとして認識されています^1,2,3.3D培養モデルの1つのタイプとして、細胞スフェロイドは通常、細胞凝集を指し、細胞間および細胞マトリックスの相互作用の強化を特徴とする3Dスフェロイド構造を作成します^4,5,6。そのため、細胞スフェロイドの作製は、多様な生物学的研究を可能にする強力なツールとなっています。

スフェロイドを得るために、吊り下げ液⁷、非粘着プレート⁸、またはマイクロウェル装置⁹を含む様々な技術が開発されている。原理的には、これらの方法は、細胞と基質の間の相互作用を最小限に抑えながら、重力など....

プロトコル

1. 3次元音響組立装置の製作

1. まず、厚さ1mmのPMMAシートをレーザー切断³⁰で4枚準備し、次にそれらを接着して、内幅21mm、高さ10mmの正方形のチャンバーを形成します。
2. 次に、チャンバーの底部に厚さ1mmのPMMAシートを貼り付けて、バイオインクのホルダーとして使用します。
3. チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)トランスデューサー3個(長さ20 mm、幅10 mm、厚さ0.7 mm、一次共振周波数3 MHz、 材料表参照)をチャンバーの直交する3つの壁の外側にそれぞれ慎重に取り付けます。下部のPZT探触子がチャンバーの下の中央にあることを確認します。
4. 各PZT探触子の2つの導電性領域にはんだ付けワイヤ。
5. 最後に、下部のPZTが他のカウンタートップと接触しないように、デバイスを中空のベースに固定します。

2. 音響組立システムのセットアップ

1. まず、音響装置を顕微鏡ステージに取り付け、チャンバー内部を上から観察できるようにします。
2. PZT探触子のない装置の側面にデジタルマイクロスコープを配置し、チャンバー内部を側面から観察できるようにします。
3. 3つのPZTトラン....

ディスカッション

3D音響アセンブリデバイスなどの技術を使用して、ハイスループットで細胞スフェロイドを効率的かつ安定的に作製することは、生物医学工学と薬物スクリーニングの進歩に大きな期待を寄せています^1,2,3。このアプローチにより、簡単な手順で細胞スフェロイドの大量生産が簡素化されます。

ただし.......

資料

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