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Method Article
여기 우리는 복잡 한 형상의 설계 조직 히드로-기반 생산에 사용할 수 있는 사용자 지정입니다 금형 날조를 위한 신속 하 고, 손쉬운, 고 저가 방법 제시. 우리는 또한이 기술을 사용 하 여 생산 조작된 심장 조직에서 실시 하는 기계 및 조직학 평가 결과 설명 합니다.
조직 공학의 분야는 계속 함 성숙에, 다양 한 조직 형태를 포함 한 조직 매개 변수에에서 대 한 관심 증가 되었습니다. 센티미터 규모 마이크로미터에 조직 형태를 조작 수 있습니다 직접 셀 정렬, 효과적인 기계적 특성을 변경 고 주소 영양 보급에 관련 된 제한 사항. 또한, 조직 준비는 선박 수 기계적 제약 조건을 셀 및 매트릭스 구조에 더 영향을 미칠 수 있는 스트레스 필드 결과로 조직에가 르 친다. 높은 재현성 크기와 모양의 조직 또한 생체 외에서 분석 실험을 샘플 크기는 전체 조직 기계적 분석 등 중요 한 유틸리티가 있다.
이 원고 레이저 에칭 아크릴에서 준비 하는 부정적인 마스터 금형을 이용 하는 다른 제조 방법에 설명 합니다: 이러한 금형입니다 (PDMS)와 함께 잘 수행, 센티미터 규모와 기능에 크기와 디자인을 허용 25 µ m 보다 작은 크기와 수 있습니다 빠르게 설계 및 조작 하는 최소한의 전문성과 저렴 한 비용. 최소한의 시간 및 비용 요구 사항을 빠르게 최적의 디자인을 결정 때까지 따라 반복 될을 넘어 조직 공학의 분야 들을 포함 한 관심의 모든 분석 결과 맞게 쉽게 적용할 레이저 에칭 금형에 대 한 허용.
지난 2 년간 소프트 리소 그래피 사용 되었습니다 제조 기법으로 광범위 하 게 마이크로, 재료 연구, 및 조직 공학1,2의 분야에서 특히 과학 연구를 지원 하기 위해 3. 네거티브 마스터 몰드에서 만든은 원하는 모양으로 개체가 복제 성형 편리 하 고 저렴 한 비용의 방법 생산 긍정적인 PDMS는 복제 캐스팅 hydrogels 모양에 사용할 수 있습니다 제공 합니다. 그러나, 필요한 부정적인 마스터 금형은 일반적으로 비싼, 시간이 걸리는, 크기, 제한 된 제작 기술을 사용 하 여 생산과 클린 룸 공간 및 정교한 장비를 필요. 잠재적인 대안을 제공 하는 3D 인쇄, 자사의 유틸리티 저렴 프린터 및 일반적인 3D 프린터 고분자 및 치료 하는 것을 억제할 수 있는 PDMS 사이의 화학 상호 작용의 해상도 제한으로 인해 다소 제한 됩니다.
레이저 절단기 시스템 모두 절단 하 고 플라스틱, 나무, 유리, 그리고 금속 등 재료를 에칭 최근 획기적으로 저렴 하 고 따라서 더 연구 도구를 날조를 위한 접근 되고있다. 상업 학년 레이저 절단기 센티미터 규모 최소 기능 25 µ m 보다 작은 개체를 날조 할 수 있다 고 추가 필요 최소한의 교육, 전문 지식, 그리고 사용 하는 시간. PDMS의 레이저 절제 이전 마이크로 소자의 제조에 사용 되었습니다, 하는 동안 우리의 지식 없이 원고 프로세스는 밀리미터와 센티미터 규모 금형 레이저 부정적인 마스터 금형4 컷에서 날조 될 수 있다 설명 했다 .
영양 보급, 셀룰러 맞춤 및 기계적 성질5,,67을 개량 하기 위하여 설계 조직 형태를 조작 하는 주로이 방법을 사용 했습니다. 그러나,이 기술은 성형된 hydrogels 약물 전달 및 재료 과학 연구8등 관심 있는 모든 분야에서 활용에 대 한 수 있습니다. 레이저 커터에 대 한 액세스, PDMS 몰드 복제는 (그 것이이 논문의 범위를 벗어납니다 다중 파트 형 없이 제거 억제) 돌출부 없이 거의 모든 형상에 대 한 만들 수 있습니다 그리고 그 레이저 침대의 크기에 맞는.
1. 벡터 형식 마스터 몰드 디자인 만들기
2입니다. 레이저 커팅 아크릴 마스터 형
3. 세포 또는 조직 문화에 대 한 PDMS 금형 준비
4. 캐스팅 콜라겐과 섬유 소 히드로 조직
참고: 적절 한 무 균 절차를 사용 불 임을 유지 합니다.
5. 분석 기법: 조직 압축
참고: 매트릭스 개장에서 발생 하는 압축 조직 생존 능력 및 개발 광학 현미경 및 이미지 분석을 통해 쉽게 측정할 수 있는 지표 이다.
6. 분석 기법: 인장 시험
참고: 모두 활성 역학 (힘 또는 세포 활동으로 인해 설계 조직에 의해 생성 된 긴장) 수동 역학 (힘 또는 긴장 응답 적용된 긴장 또는 힘으로 생성 된)는 설계 많은 중요 한 기능적 특성 조직, 그리고이 사실이 특히 설계 된 심장 조직에 대 한입니다. Micromechanical 분석기는 분석에 사용 되는 재료의 테이블에에서 설명 되어 있습니다. 다른 기계 테스트 기구 적용할 수 있습니다 마찬가지로 그들은 수 화 된 테스트에 대 한 허용 길이 제어 할 수 있다 및 범위와 해상도 관련 조직에 대 한 측정을 강제로. 횡단면 지역 단일 평방 밀리미터의 순서와 수십 kPa 순서 stiffnesses 조직, 5 미네소타 로드 셀 잘 맞는입니다. 더 큰 고 엄격한 재료 더 큰 부하 셀이 필요 합니다. 테스트, 이전 힘 변환기와 길이 컨트롤러 올바르게 보정 확인 합니다.
7. 분석 기술: 파라핀 조직학 및 Immunohistochemistry
참고: 우리는 조직 형태는 가장 잘 보존 된 있도록 파라핀 블록을 사용 하 여 설계 된 조직 단면도 영상에서 큰 성공을 했다. 프로세스의 모든 단계를 신중 하 게 고려 하 고 진공 또는 압력 없이 샘플을 처리, 경험적으로 적절 한 항 원 검색 방법을 결정 하 고 1 차적인 항 체를 titrating를 포함 하 여 설계 조직에 맞게 조정 해야 합니다. 농도입니다. 냉동된 블록을 사용 하 여 슬라이드를 준비 하기 위한 다른 기술을 의도 된 응용 프로그램에 따라 충분 한 결과 생성 하는 동안 적은 시간과 비용을 요구할 수 있습니다.
8. 분석 기술: 셀 맞춤
참고: 조직 모양 및 내부 스트레스 필드 조작 셀 맞춤, 많은 네이티브 조직의 정의 기능 조절 수 있습니다.
레이저 절단기의 광학에 아주 약간 깊이 증가, 에칭으로 크기 감소 에칭된 영역 원인과 결과에 금형 레이저 광선의 가늘게 하 매우 미묘한 경사 벽으로 인해. 이 캐스트 PDMS 금형의 제거를 촉진 하는 데 도움이 됩니다 하지만 매우 깊이 부정적인 마스터 금형 에칭 경우 주의깊게 고려 되어야 한다 (> 6 m m)는 필수 (그림 1).
조직 문화와 호환 되는 사용자 지정 된 PDMS 몰드 형상 조정 셀 정렬, 확산 속도, 효과적인 강성 같은 중요 한 설계 조직 속성에 훌륭한 유틸리티가 있다. 또한, 이러한 금형은 티슈를 준비 하 고 있는 기하학은 기계적 테스트16,17같은 중요 한 분석 응용 프로그램에 대 한 매우 유용 합니다. 전통적인 소와 관련 된 비용과 시간에 비해 할 때 특히 이러한 도?...
저자는 공개 없다.
저자는 NIH R00 HL115123 및 브라운 대학 공학에서 자금을 인정 합니다. 그들은 또한 교육에 대 한 크리스 황소와 브라운 디자인 워크샵에 게 감사는 고 레이저 커터와 지원.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Item | |||
Bovine fibrinogen | Sigma | F8630-5G | Constructs |
Bovine thrombin | Sigma | T6634-250UN | Constructs |
Bovine aprotinin | Sigma | 10820-25MG | Constructs |
Rat tail collagen I, 4 mg/mL | Advanced Biomatrix | 5153-100MG | Constructs |
Sodim chloride | Fisher | BP358-10 | Constructs |
PBS | Life Technologies | 14190-250 | Constructs |
Fine forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | Constructs |
Sylgard 184 silicone elastomer | Corning | 4019862 | PDMS Molds |
Lab tape | Fisher | 15-901-5R | PDMS Molds |
Acrylic, 1/4" thick | McMaster-Carr | 8560K356 | PDMS Molds |
HEPES Buffer, 1 M | Sigma | H3537-100ML | Constructs |
RPMI 1640 medium, powder | Fisher | 31800-089 | Constructs |
Calcium chloride dihydrate | Fisher | AC423520250 | Constructs |
Magnesium chloride hexahydrate | Fisher | M33 500 | Constructs |
Potassium chloride | Sigma | P9541-500G | Constructs |
Sodium phosphate dibasic heptahydrate | Sigma | S9390-500G | Constructs |
Glucose | Sigma | G5767-25G | Constructs |
OCT | VWR | 25608-930 | Histology |
Frozen block molds | VWR | 25608-916 | Histology |
Hematoxylin | Fisher | 3530 1 | Histology |
Eosin Y | Fisher | AC152880250 | Histology |
Fast green FCF | Fisher | AC410530250 | Histology |
Software | |||
Illustrator | Adobe Systems | Vector Graphics | |
Inkscape | (Open Source) | Vector Graphics | |
UCP (Universal Control Panel) | Universal Laser Systems | Laser Cutter Interface | |
Equipment | |||
PLS6.75 Laser Cutter | Universal Laser Systems | Laser Cutter | |
Micromechanical Analyzer | Aurora Scientific | 1530A with 5 mN load cell | Mechanical Analysis |
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