Name: 3d microtissues for injectable regenerative therapy and high-throughput drug screening
Uploaded: 2017-10-04T11:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening at JoVE.com

עבודה זו מבחינה כלכלית נתמך על ידי קרן מדעי הטבע הלאומי של סין (מענקים: 81522022, 51461165302). המחברים רוצה להודות לכל חברי המעבדה Du לסיוע כללי.

ניסויים בבעלי חיים עקב פרוטוקול שאושר על ידי ועדת האתיקה חיה על מרכז של אנליזה ביו-רפואית, באוניברסיטת צינג. תחת אישור של ועדת האתיקה, רקמת שומן אנושי ממנו הושג המחלקה של ניתוחים פלסטיים של פקין האיחוד חולים עם הסכמה מדעת של החולים-
 1-ייצור של תלת-ממד Microcryogels <ol><li>עיצוב, ...

הרגנרציה לרפואה במבחנה דגמים להקרנה סמים הם שני יישומים חשובים בשביל לרקמות הנדסה5,6,7,8,9. בעוד שני יישומים לצרכים שונה לחלוטין, מכנה משותף ביניהם טמון בצורך ביונים יותר culturing תנאי כדי לשפר את התא ?...

תרבית תאים מסורתי על משטחים (2D) דו מימדי שעברו שיטוח, כגון לצלחת תרבות או צלחות רב טוב, בקושי יכול להפיק תא התנהגויות קרוב מדינות מקורי שלהם. החוק הביוגנטי מדויק של יליד microenvironments הסלולר, המהווים תא מסוגים שונים, מטריצה חוץ-תאית וכן גורמים מסיסים ביואקטיביות ארכיטקטורות תלת מימדי (3D)1,2,3 ,4, חיוני לבניית biomimicking רקמות במבחנה עבור יישומים ב רפואה הנדסי, רגנרטיבית רקמות, ביולוגיה היסוד למחקר, סמים גילוי5,6,7 8, ,9.
במקום תרבית תאים 2D, תרבית תאים 3D נעשה שימוש נרחב כדי לקדם את המיקרו-ארכיטקטוני ביונים ותרבותית פונקציונלי תכונות של תאים במבחנה. שיטה תרבות פופולרית תא 3D הוא התאים צבירה spheroids7,8,9,10. Spheroids הסלולר יכול להיות מוזרק לרקמות פצוע עם שימור הסלולר משופרת של הישרדות לעומת הזרקה של התאים התפזרו. עם זאת, לא אחידה ספרואיד וגדלים נמנע פגיעה מכנית המוטלות על תאים בכוח גזירה נוזלים במהלך ההזרקה להוביל תא המסכן השפעות טיפוליות11,12,13. באופן דומה, הלא-ריינולדס במהלך צבירה של spheroids הפך שלהם תרגום 3D מבוססת תא תפוקה גבוהה סמים הקרנת מאתגר10.
שיטה נוספת עבור תרבית תאים תלת-ממד מושגת בסיוע biomaterials, המכנסת בדרך כלל התאים hydrogels מימית או פיגומים נקבובי. היא מאפשרת וגמישויות גדול לבניית ארכיטקטורות תלת-ממד. לטיפול, תאים במארז בצובר פיגומים מועברות בדרך כלל הגוף החי באמצעות השרשה כירורגי, אשר פולשנית וטראומטית, ומכאן הגבלת שלה תרגום רחב אל מיטתה. מצד שני, hydrogels מימית מאפשרים טיפול פולשנית באמצעות הזרקת תאים מושעה בפתרון קודמן הידרוג לתוך גופים בעלי חיים, ומאפשר בחיי עיר gelation ויה תרמו-כימיים או אנזימטי crosslinking11. אולם, כמו תאים מועברים בזמן סימנים מקדימים הידרוג נמצאים עדיין במצב מימית, הם גם חשופים מכניים הטיה במהלך ההזרקה. לא רק אז, crosslinking כימי או אנזימטי במהלך בחיי עיר gelation של הידרוג גם עלול לגרום נזק לתאי בתוך. להקרנה סמים, תרביות תאים בסיוע biomaterial מול בעיות עם אחידות, בקירות וצפיות והתפוקה. שימוש hydrogels, תאים בדרך כלל מעורבים במהלך gelation, שבו התהליך עשוי להשפיע על הכדאיות תא ותפקוד. Gelation במהלך תא זריעה גם מקשה שימוש על ידי רוב הציוד תפוקה גבוהה, כיוון הידרוג ייתכן שיהיה עליך לשמור על הקרח כדי למנוע gelation לפני תא זריעה, הידרוג עלול לשבש שחולק עצות, אשר הם בדרך כלל מאוד רזה כדי להבטיח דיוק עבור הקרנת תפוקה גבוהה. פיגומים הקבועים מראש יכול באופן פוטנציאלי להפריד הליכי ייצור biomaterial תרבית תאים, עם זאת רוב מוצרים מבוססי לגרדום זמינים כמו חומרי תפזורת עם תפוקה נמוכה יותר יחסית14.
כדי להתגבר על חלק החסרונות של שיטות התרבות תלת-ממד, פיתחנו טכנולוגיה מיקרו-מלאכותית-cryogelation משולב להמציא שבב של מערך מדף וידידותית microcryogel15. פרוטוקול זה, ג'לטין מסומנת לצורך המחשה טכניקת ייצור microcryogel כפי זה מסתיימים, מתכלה, חסכונית, ללא כל שינוי נוסף נדרש עבור התא מצורף. פולימרים אחרים של מקורות טבעיים או סינתטיים יכול לשמש גם עבור פבריקציה נוספת, בהתאם ליישום. באמצעות טכנולוגיה זו, אנו יכולים לפברק microcryogels קימור קטן וגמיש מאוד לשליטה בגודל, צורה, פריסה. בעת טעינת עם מגוון רחב של סוגי תאים, 3D microtissues יכול להיווצר ליישומים שונים. תכונות ייחודיות אלה מאפשרות injectability הרצויה, הגנה על תאים ושמירה האתר מכוון לאחר הזרקת ויוו לאפקטים טיפולית משופרת. לא רק אז, microcryogels יכולה להיות מעובד יותר כדי ליצור מערכים 3D microtissue התואמים נפוצות מעבדתי וציוד כלים להבין תרבית תאים תפוקה גבוהה רב-תכליתי והתרופות הקרנה, מבחני סלולר אחרות. במסמך זה, שיפורט תהליך ייצור של microcryogels והטיפול שלאחר כמו microtissues 3D בודדים או מערכים microtissue תלת-ממד עבור שני יישומים חשובים, טיפול בתאי והתרופות הקרנה, בהתאמה10,15 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="803">
	<tbody>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:199px;">Gelatin</td>
			<td style="width:211px;">sigma</td>
			<td style="width:111px;">G7041</td>
			<td style="width:283px;">All other reagents were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) unless otherwise indicated.</td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:199px;">Glutaraldehyde&#160;</td>
			<td style="width:211px;">J&#38;K</td>
			<td style="width:111px;">902042</td>
			<td style="width:283px;">Used as crosslinker in preparation of material.</td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:199px;">Glass cover slip (24X50mm)</td>
			<td style="width:211px;">CITOGLASS, China</td>
			<td style="width:111px;">10212450C</td>
			<td style="width:283px;">To scrape prcursor solution onto microstencils array chips.</td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:199px;">Sodium&#160;borohydride, NaBH4</td>
			<td style="width:211px;">Beijing Chemical Works</td>
			<td style="width:111px;">116-8</td>
			<td style="width:283px;">To wash remaining glutaraldehyde away after gelation.</td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:199px;">Vacuum jar</td>
			<td style="width:211px;">asperts, China</td>
			<td style="width:111px;">VC8130</td>
			<td style="width:283px;">To preserve microgels under vacuum.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:199px;">Polymethylmethacrylate (PMMA) sheets&#160;</td>
			<td style="width:211px;">Sunjin Electronics Co., Ltd, China</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:283px;">Ordinary PMMA sheets.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Rayjet laser system</td>
			<td style="width:211px;">Rayjet, Australia</td>
			<td style="width:111px;">Rayjet 50 C30</td>
			<td style="width:283px;">To engrave PMMA sheets to form wells.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Plasma Cleaner</td>
			<td style="width:211px;">Mycro Technologies, USA</td>
			<td style="width:111px;">PDC-32G</td>
			<td style="width:283px;">To make PMMA hyphophilic.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Lyophilizer</td>
			<td style="width:211px;">Boyikang, China</td>
			<td style="width:111px;">SC21CL</td>
			<td style="width:283px;">To lyophilize materials.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Trypan Blue solution (0.4%)</td>
			<td style="width:211px;">Zhongkekeao, China</td>
			<td style="width:111px;">DA0065</td>
			<td style="width:283px;">To dye microgels.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Doxorubicin hydrochloride</td>
			<td style="width:211px;">ENERGY CHEMICAL, China</td>
			<td style="width:111px;">A01E0801360010</td>
			<td style="width:283px;">To test drug resistance of cells in 2D or 3D microgel.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:199px;">Live/dead assay</td>
			<td style="width:211px;">Dojindo Molecular Technologies (Kumamoto, Japan)</td>
			<td style="width:111px;">CS01-10</td>
			<td style="width:283px;">To distinguish alive and dead cells.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Cell Titer-Blue</td>
			<td style="width:211px;">Promega (Wisconsin, USA).</td>
			<td style="width:111px;">G8080</td>
			<td style="width:283px;">To test cell viability.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Cell strainer</td>
			<td style="width:211px;">BD Biosciences, USA</td>
			<td style="width:111px;">352360</td>
			<td style="width:283px;">To collect microgels.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">D-Luciferin</td>
			<td style="width:211px;">SYNCHEM (Germany)</td>
			<td style="width:111px;">s039</td>
			<td style="width:283px;">To tack cells.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Scanning electron microscope</td>
			<td style="width:211px;">FEI, USA</td>
			<td style="width:111px;">Quanta 200</td>
			<td style="width:283px;">To characterize microgel morphology.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">&#160;Mechanical testing machine</td>
			<td style="width:211px;">Bose, USA</td>
			<td style="width:111px;">3230</td>
			<td style="width:283px;">To measure mechanical features.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Programmable syringe pump&#160;</td>
			<td style="width:211px;">World Precision Instruments, USA</td>
			<td style="width:111px;">ALADINI 1000</td>
			<td style="width:283px;">To test injactabiliy.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:199px;">Digital force gauge</td>
			<td style="width:211px;">HBO, Yueqing Haibao Instrument Co., Ltd., China</td>
			<td style="width:111px;">H-50&#160;</td>
			<td style="width:283px;">To test injactabiliy.</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:199px;">Ethylene oxide sterilization system</td>
			<td style="width:211px;">Anprolene, Anderson Sterilization, Inc., Haw River, NC</td>
			<td style="width:111px;">AN74i</td>
			<td style="width:283px;">To sterilize microgels with ethylene oxide gas.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Microplate reader</td>
			<td style="width:211px;">Molecular Devices,USA</td>
			<td style="width:111px;">M5</td>
			<td style="width:283px;">To measure fluorescence intensity in micro-array.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Confocal microscope</td>
			<td style="width:211px;">Nikon, Japan</td>
			<td style="width:111px;">A1Rsi</td>
			<td style="width:283px;">To observe cell distribution in 3D.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Xenogen&#160; Lumina II imaging system</td>
			<td style="width:211px;">Caliper Life Sciences, USA</td>
			<td style="width:111px;">IVIS</td>
			<td style="width:283px;">To track cell in animals.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:199px;">Liquid work stataion</td>
			<td style="width:211px;">Apricot design,USA</td>
			<td style="width:111px;">S-pipette</td>
			<td style="width:283px;">To load medium or cell suspension high-throuputly.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d microtissues for injectable regenerative therapy and high-throughput drug screening

לשדרג תרבית תאים דו-ממדית מסורתית תרבית תאים תלת-ממד, לנו יש משולב מיקרו-מלאכותית עם cryogelation טכנולוגיה כדי לייצר cryogels microscale macroporous (microcryogels), אשר ניתן לטעון עם מגוון רחב של סוגי תאים כדי ליצור microtissues תלת-ממד. במסמך זה, אנו מציגים את פרוטוקול כדי לפברק microtissues תלת-ממד תכליתי ושימושיהם לטיפול רגנרטיבית ו והתרופות הקרנה. הגודל של צורה-הקמת microcryogels יכול להיות מפוברק על שבב מערך, אשר יכול להיות שנקטפו את שבב כמו ספקים יחידים שנטענו תא לטיפול משובי להזרקה או להיות בהמשך שהורכבו על שבב לתוך מערכי microtissue תלת-ממד עבור תפוקה גבוהה והתרופות הקרנה. בשל אופיו אלסטי גבוהה של אלה cryogels microscale, microtissues 3D התערוכה injectability נהדר לטיפול פולשנית תא על-ידי הגנה על תאים מכוח מכני הטיה במהלך ההזרקה. פעולה זו מבטיחה הישרדות cell משופרת, האפקט הטיפולי במודל איסכמיה איבר העכבר. בינתיים, הרכבה של מערכים 3D microtissue בתבנית תקנית 384-multi-ובכן מקלה את השימוש נפוץ למתקני המעבדה וציוד, הפיכת סמים תפוקה גבוהה הקרנת בפלטפורמה זו תרבות תא תלת-ממד תכליתי.

ייצור ואפיון של microcryogels עבור microtissue תלת-ממד מערך.
על פי פרוטוקול זה, microcryogels זוייפו. טופס 3D microtissues ו microcryogels בודדים או מערכים microcryogel, הוחלו על טיפול משובי וסמים הקרנה, בהתאמה (איור 1). Microstencil שבבים מפוברק מן PMMA הוחלו כ?...

Watch this Scientific Journal Video about 3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening at JoVE.com

3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening

פרוטוקול זה מתאר את הזיוף של microcryogels אלסטית macroporous תלת-ממד על-ידי שילוב מיקרו-מלאכותית עם טכנולוגיית cryogelation. בעת טעינת עם תאים, נוצרים 3D microtissues, אשר יכול להיות מוזרק בקלות בתוך vivo כדי להקל על הטיפול משובי או לצרפן מערכים להקרנה תפוקה גבוהה סמים ' במבחנה .

Microtissues תלת-ממד עבור טיפול בזריקות רגנרטיבית ותפוקה גבוהה והתרופות הקרנה

To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Cell-based Calcium Assay for Medium to High Throughput Screening of TRP Channel Functions using FlexStation 3

תא מבוססי סידן Assay עבור בינוני עד הקרנת תפוקה גבוהה של פונקציות TRP באמצעות ערוץ FlexStation 3

The Molecular Devices' FlexStation 3 is a benchtop multi-mode microplate reader capable of automated fluorescence measurement in multi-well plates.  It is ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

Microarrays פולימר לגילוי תפוקה גבוהה של Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Candida albicans Biofilm Chip (CaBChip) for High-throughput Antifungal Drug Screening

Candida albicans Biofilm Chip CaBChip for High-throughput Antifungal Drug Screening

קנדידה אלביקנס biofilm צ&#39;יפ (ע&quot;א BChip) להקרנה תפוקה גבוהה תרופות נגד פטריות

Candida  albicans remains the main etiological agent of candidiasis, which  currently represents the fourth most common nosocomial bloodstream infection ...

An Injectable and Drug-loaded Supramolecular Hydrogel for Local Catheter Injection into the Pig Heart

מולקולריים Hydrogel זריקות וטעוני תרופות להזרקה מקומית צנתר לתוך לב החזיר

Regeneration of lost myocardium is an important goal for future therapies because of the increasing occurrence of chronic ischemic heart failure and the ...

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

רקמת 3D משולב תכנון הנדסי<em&gt; במבחנה</em&gt; /<em&gt; סיליקו</em&gt; דגם גידול ריאות לניבוי יעילות טיפול תרופתי רקעים מוטציוני ספציפיים

In the present study, we combined an in vitro 3D lung tumor model with an in silico model to optimize predictions of drug response based on a specific ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

פלטפורמת Microfluidic עבור בידוד תפוקה גבוהה מתא בודד ותרבות

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

Micropatterning והרכבת 3D microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

השימוש תפוקה גבוהה אוטומטית Microbioreactor מערכת לייצור של מודל IgG1 בתאים צ'ו

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...

Biosensor-based High Throughput Biopanning and Bioinformatics Analysis Strategy for the Global Validation of Drug-protein Interactions

ביו-panning מבוסס Biosensor ואסטרטגיית ניתוח ביואינפורמטיקה לאימות גלובלי של אינטראקציות עם חלבונים תרופתיים

Receptors and enzyme proteins are important biomolecules that act as binding targets for bioactive small molecules. Thus, the rapid and global validation ...

Injectable Supramolecular Polymer-Nanoparticle Hydrogels for Cell and Drug Delivery Applications

הידרוג'ל פולימר-ננו-חלקיקי להזרקה עבור יישומי אספקת תאים ותרופות

These methods describe how to formulate injectable, supramolecular polymer-nanoparticle (PNP) hydrogels for&#160;use as biomaterials. PNP hydrogels are ...