세포 스페로이드의 대량 생산을 위한 3차원 음향 조립 장치

요약

세포 스페로이드는 생물학적 응용 분야에서 하나의 잠재적 모델로 간주되어 왔습니다. 이 기사에서는 균일한 세포 스페로이드를 견고하고 신속하게 제조할 수 있는 효율적인 방법을 제공하는 3D 음향 조립 장치를 사용하여 세포 스페로이드를 확장 가능하게 생성하는 프로토콜에 대해 설명합니다.

초록

세포 스페로이드는 많은 생물학 분야에서 광범위하게 응용되고 있는 유망한 3차원(3D) 모델입니다. 이 프로토콜은 기동성 있는 절차를 통해 3D 음향 조립 장치를 사용하여 고품질 및 고처리량 세포 스페로이드를 제조하는 방법을 제시합니다. 음향 조립 장치는 3개의 PZT(납 지르콘산염 티타네이트) 변환기로 구성되며, 각 변환기는 정사각형 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 챔버의 X/Y/Z 평면에 배열됩니다. 이 구성을 사용하면 3개의 신호가 적용될 때 부상 음향 노드(LAN)의 3D 도트 어레이 패턴을 생성할 수 있습니다. 그 결과, 젤라틴 메타크릴로일(GelMA) 용액의 세포를 LAN으로 유도하여 3차원에서 균일한 세포 응집체를 형성할 수 있습니다. 그런 다음 GelMA 용액을 UV 광경화 및 가교 결합하여 세포 응집체의 성장을 지원하는 스캐폴드 역할을 합니다. 마지막으로, 성숙된 스페로이드 덩어리를 얻어 온화한 조건에서 GelMA 스캐폴드를 용해시켜 회수합니다. 제안된 새로운 3D 음향 세포 조립 장치는 세포 스페로이드 및 오가노이드의 스케일업 제조를 가능하게 하여 생물학 분야에서 큰 잠재력을 가진 기술을 제공할 것입니다.

서문

기존의 2D 배양 모델에 비해 in vivo와 유사한 구조적 및 형태학적 특성을 더 많이 제공하는 3D in vitro 배양 모델은 조직 공학, 질병 모델링 및 약물 스크리닝과 같은 다양한 생물의학 응용 분야에서 유망한 시스템으로 인정받고 있습니다 ^1,2,3. 3D 배양 모델의 한 유형인 세포 스페로이드는 일반적으로 세포 응집을 의미하며, 향상된 세포-세포 및 세포-기질 상호 작용을 특징으로 하는 3D 구상체 구조를 생성합니다 ^4,5,6. 따라서 세포 스페로이드 제조는 다양한 생물학적 연구를 가능하게 하는 강력한 도구가 되었습니다.

스페로이드를 얻기 위해 행잉 드롭(hanging drop)⁷, 비접착 플레이트(non-adhesive plate)⁸ 또는 마이크로웰 장치(microwell device....

프로토콜

1. 3D 음향 조립 장치 제작

1. 레이저 절단(³⁰)을 통해 1mm 두께의 PMMA 시트 4장을 제조하는 것으로 시작한 후, 이들을 함께 접착하여 내부 폭 21mm, 높이 10mm의 정사각형 챔버를 형성한다.
2. 다음으로, 챔버 바닥에 1mm 두께의 PMMA 시트를 부착하여 바이오잉크 홀더 역할을 합니다.
3. 3개의 PZT(납 지르콘산염 티타네이트) 트랜스듀서(각각 길이 20mm, 너비 10mm, 두께 0.7mm, 1차 공진 주파수 3MHz, 재료 표 참조)를 챔버의 3개 직교 벽 외부에 각각 조심스럽게 부착합니다. 하단 PZT 변환기가 챔버 아래 중앙에 있는지 확인합니다.
4. 각 PZT 변환기의 두 전도성 영역에 와이어를 납땜합니다.
5. 마지막으로 하단 PZT가 다른 조리대와 접촉하지 않도록 속이 빈 바닥에 장치를 고정합니다.

2. 음향 조립 시스템 설정

1. 음향 장치를 현미경 스테이지에 장착하여 챔버 내부를 위에서 관찰할 수 있도록 합니다.
2. PZT 변환기가 없는 장치 측면에 디지털 현미경을 배....

토론

3D 음향 조립 장치와 같은 기술을 사용하여 높은 처리량으로 세포 스페로이드를 효율적이고 안정적으로 제조하는 것은 생물 의학 공학 및 약물 스크리닝을 발전시키는 데 큰 가능성을 가지고^{있습니다 1,2,3}. 이 접근법은 간단한 절차를 통해 세포 스페로이드의 대량 생산을 단순화합니다.

그러나 이 음향 장?.......

자료

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