Dispositivo de Montagem Acústica Tridimensional para Fabricação em Massa de Células Esferoides

Resumo

Os esferoides celulares têm sido considerados um modelo potencial no campo das aplicações biológicas. Este artigo descreve protocolos para geração escalável de esferoides celulares usando um dispositivo de montagem acústica 3D, que fornece um método eficiente para a fabricação robusta e rápida de esferoides celulares uniformes.

Resumo

Os esferoides celulares são modelos tridimensionais (3D) promissores que têm ganhado amplas aplicações em muitos campos biológicos. Este protocolo apresenta um método para fabricação de esferoides celulares de alta qualidade e alto rendimento usando um dispositivo de montagem acústica 3D através de procedimentos manobráveis. O dispositivo de montagem acústica consiste de três transdutores de titanato de zirconato de chumbo (PZT), cada um disposto no plano X/Y/Z de uma câmara quadrada de polimetilmetacrilato (PMMA). Essa configuração permite a geração de um padrão 3D de nós acústicos levitados (LANs) quando três sinais são aplicados. Como resultado, as células da solução de gelatina metacriloíla (GelMA) podem ser conduzidas para as LANs, formando agregados celulares uniformes em três dimensões. A solução de GelMA é então fotocurada por UV e reticulada para servir como um andaime que suporta o crescimento de agregados celulares. Finalmente, massas de esferoides maturados são obtidas e recuperadas pela dissolução subsequente dos arcabouços de GelMA sob condições amenas. O novo dispositivo de montagem de células acústicas 3D proposto permitirá a fabricação em escala de esferoides celulares, e até mesmo organoides, oferecendo grande potencial tecnológico no campo biológico.

Introdução

Modelos de cultura 3D in vitro, que fornecem mais características estruturais e morfológicas in vivo em comparação com modelos convencionais de cultura 2D, têm sido reconhecidos como sistemas promissores em várias aplicações biomédicas, como engenharia de tecidos, modelagem de doenças e triagem de fármacos ^1,2,3. Como um tipo de modelo de cultura 3D, os esferoides celulares tipicamente se referem à agregação celular, criando estruturas esferoidais 3D caracterizadas por interações célula-célula e célula-matriz^aumentad....

Protocolo

1. Fabricação do dispositivo de montagem acústica 3D

1. Comece preparando quatro folhas de PMMA de 1 mm de espessura através de corte a laser³⁰ e, em seguida, prossiga para colá-las para formar uma câmara quadrada com uma largura interna de 21 mm e uma altura de 10 mm.
2. Em seguida, fixe outra folha de PMMA de 1 mm de espessura no fundo da câmara para servir como suporte para a biotinta.
3. Afixar cuidadosamente três transdutores de titanato de zirconato de chumbo (PZT) (cada um medindo 20 mm de comprimento, 10 mm de largura, 0,7 mm de espessura e com uma frequência de ressonância primária de 3 MHz, ver

Discussão

A fabricação eficiente e estável de esferoides celulares com alto rendimento usando tecnologias como o dispositivo de montagem acústica 3D é uma grande promessa para o avanço da engenharia biomédica e triagem de drogas ^1,2,3. Esta abordagem simplifica a produção em massa de esferoides celulares através de procedimentos simples.

No entanto, existem fatores críticos a serem considerados ao ut.......

Materiais

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