Трехмерное акустическое сборочное устройство для массового производства клеточных сфероидов

Резюме

Клеточные сфероиды рассматривались как одна из потенциальных моделей в области биологических приложений. В данной статье описываются протоколы для масштабируемой генерации клеточных сфероидов с использованием 3D-акустического сборочного устройства, которое обеспечивает эффективный метод надежного и быстрого изготовления однородных клеточных сфероидов.

Аннотация

Клеточные сфероиды являются перспективными трехмерными (3D) моделями, получившими широкое применение во многих областях биологии. В этом протоколе представлен метод изготовления высококачественных и высокопроизводительных клеточных сфероидов с использованием устройства 3D-акустической сборки с помощью маневренных процедур. Устройство акустической сборки состоит из трех преобразователей из титаната цирконата свинца (PZT), каждый из которых расположен в плоскости X/Y/Z квадратной камеры из полиметилметакрилата (ПММА). Эта конфигурация позволяет генерировать 3D-точечную матрицу левитирующих акустических узлов (ЛВС) при подаче трех сигналов. В результате ячейки в растворе желатина метакрилоила (GelMA) могут быть перемещены в ЛВС, образуя однородные клеточные агрегаты в трех измерениях. Затем раствор GelMA подвергается УФ-фотоотверждению и сшивается в качестве каркаса, поддерживающего рост клеточных агрегатов. Наконец, массы зрелых сфероидов получают и извлекают путем последующего растворения скаффолдов GelMA в мягких условиях. Предлагаемое новое 3D-устройство для сборки акустических клеток позволит масштабировать производство клеточных сфероидов и даже органоидов, предлагая большой потенциал технологии в биологической области.

Введение

3D-модели культивирования in vitro, которые обеспечивают больше структурных и морфологических характеристик in vivo по сравнению с обычными 2D-моделями культивирования, были признаны перспективными системами в различных биомедицинских приложениях, таких как тканевая инженерия, моделирование заболеваний и скрининг лекарств ^1,2,3. Как один из типов 3D-модели культуры, клеточные сфероиды обычно относятся к клеточной агрегации, создавая трехмерные сфероидальные структуры, характеризующиеся усиленными межклеточными и межклеточными и межкле....

протокол

1. Изготовление устройства 3D акустической сборки

1. Начните с подготовки четырех листов ПММА толщиной 1 мм с помощью лазерной резки³⁰, а затем склейте их вместе, чтобы сформировать квадратную камеру с внутренней шириной 21 мм и высотой 10 мм.
2. Затем прикрепите еще один лист ПММА толщиной 1 мм к нижней части камеры, который будет служить держателем для биочернил.
3. Аккуратно прикрепите три преобразователя из цирконат-титаната (PZT) (каждый размером 20 мм в длину, 10 мм в ширину, 0,7 мм в толщину и с первичной резонансной частотой 3 МГц, см. таблицу материалов) к внешней стороне трех орто....

Результаты

В этом исследовании было разработано устройство 3D-акустической сборки для массового производства клеточных сфероидов. Акустическое устройство состояло из квадратной камеры с двумя преобразователями PZT, прикрепленными к плоскостям X и Y на внешней поверхности камеры, и одним преобразо.......

Обсуждение

Эффективное и стабильное изготовление клеточных сфероидов с высокой пропускной способностью с использованием таких технологий, как устройство 3D-акустической сборки, имеет большие перспективы для развития биомедицинской инженерии и скрининга лекарств ^1,2,3

Материалы

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