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

यह काम आर्थिक रूप से चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था (अनुदान: ८१५२२०२२, ५१४६११६५३०२) । लेखक सामांय सहायता के लिए सभी Du लैब के सदस्यों को स्वीकार करना चाहते हैं ।

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अपक्षयी चिकित्सा और इन विट्रो में दवा स्क्रीनिंग के लिए मॉडल ऊतक इंजीनियरिंग के लिए दो महत्वपूर्ण आवेदन कर रहे हैं5,6,7,8,9. हालांकि इन दो आ?...

समतल पर पारंपरिक सेल संस्कृति दो आयामी (2d) ऐसी संस्कृति पकवान या बहु के रूप में सतहों, अच्छी तरह से प्लेटें, शायद ही सेल अपने मूल राज्यों के करीब व्यवहार को उजागर कर सकते हैं । देशी सेलुलर microenvironments का सटीक recapitulation, जिसमें विभिन्न प्रकार के कोशिकाएं, extracellular मैट्रिक्स और तीन आयामी (3d) आर्किटेक्चर में सक्रिय घुलनशील कारक शामिल हैं1,2,3 ,4, ऊतक इंजीनियरिंग में अनुप्रयोगों के लिए इन विट्रो में नकल उतार ऊतक का निर्माण करने के लिए आवश्यक है, अपक्षयी दवा, मौलिक जीव विज्ञान अनुसंधान और ड्रग डिस्कवरी5,6,7 ,8,9.
2d सेल संस्कृति के एवज में, 3 डी सेल संस्कृति व्यापक रूप से biomimetic सूक्ष्म स्थापत्य और कोशिकाओं की कार्यात्मक सुविधाओं को अग्रिम करने के लिए प्रयोग किया जाता है इन विट्रो मेंसंस्कृति । एक लोकप्रिय 3 डी सेल संस्कृति विधि spheroids7,8,9,10में कुल कोशिकाओं के लिए है । सेलुलर spheroids फैलाया कोशिकाओं के इंजेक्शन की तुलना में बढ़ाया सेलुलर प्रतिधारण और अस्तित्व के साथ घायल ऊतकों को इंजेक्ट किया जा सकता है । हालांकि, गैर-यूनिफ़ॉर्म अंडाकार आकार और अपरिहार्य यांत्रिक चोट इंजेक्शन नेतृत्व के दौरान द्रव कतरनी बल द्वारा कोशिकाओं पर लगाया गरीब कोशिका उपचारात्मक प्रभाव11,12,13. इसी तरह, spheroids के एकत्रीकरण के दौरान अंतर्निहित गैर एकरूपता 3 डी सेल आधारित उच्च प्रवाह दवा स्क्रीनिंग के लिए अपने अनुवाद किया है10चुनौतीपूर्ण ।
3 डी सेल संस्कृति के लिए एक और तरीका है, जो आम तौर पर जलीय hydrogels या छिद्र मचान में कोशिकाओं encapsulates की सहायता से प्राप्त की है । यह 3 डी आर्किटेक्चर के निर्माण में अधिक से अधिक लचीलापन के लिए अनुमति देता है । चिकित्सा के लिए, थोक पाड़ में समझाया कोशिकाओं आमतौर पर शल्य चिकित्सा आरोपण, जो आक्रामक और दर्दनाक है के माध्यम से पशु शरीर को दिया जाता है, इसलिए बेडसाइड को अपनी व्यापक अनुवाद सीमित । दूसरी ओर, जलीय hydrogels पशु निकायों में hydrogel अग्रदूत समाधान में निलंबित कोशिकाओं इंजेक्शन द्वारा न्यूनतम इनवेसिव थेरेपी सक्षम, थर्मामीटरों के माध्यम से सीटू जमाना में अनुमति देता है-, रासायनिक या एंजाइमी crosslinking11. हालांकि, के रूप में कोशिकाओं को वितरित कर रहे है whilst hydrogel अग्रदूतों एक जलीय राज्य में अभी भी कर रहे हैं, वे भी इंजेक्शन के दौरान यांत्रिक कतरनी को उजागर कर रहे हैं । इतना ही नहीं, hydrogel के सीटू जमाना में केमिकल या एंजाइमी crosslinking के दौरान भी कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है. दवा स्क्रीनिंग के लिए, सामग्री की सहायता सेल संस्कृतियों एकरूपता, नियंत्रण और प्रवाह के साथ समस्याओं का सामना । hydrogels का प्रयोग, कोशिकाओं को आम तौर पर जमाना के दौरान शामिल हैं, जिसके द्वारा प्रक्रिया सेल व्यवहार्यता और समारोह को प्रभावित कर सकते हैं । सेल सीडिंग के दौरान जमाना भी सबसे उच्च प्रवाह उपकरण द्वारा उपयोग बाधित है, के बाद से hydrogel को बर्फ पर रखा जा करने के लिए सेल बोने से पहले जमाना को रोकने की आवश्यकता हो सकती है, और hydrogel उपाय है, जो आम तौर पर बहुत पतली है के लिए सटीकता सुनिश्चित कर सकते है वितरण जाम हो उच्च प्रवाह स्क्रीनिंग । पूर्व पाड़ों का गठन संभावित सेल संस्कृति से अलग कर सकते है भौतिक निर्माण प्रक्रियाओं, लेकिन सबसे पाड़ आधारित उत्पादों अपेक्षाकृत कम प्रवाह के साथ थोक सामग्री के रूप में उपलब्ध है14।
वर्तमान 3 डी संस्कृति के तरीकों की कमियों में से कुछ को दूर करने के लिए, हम एक microfabrication-cryogelation एकीकृत प्रौद्योगिकी के लिए एक बंद-the-शेल्फ और उपयोगकर्ता के अनुकूल microcryogel सरणी चिप बनाना विकसित किया है15। इस प्रोटोकॉल में, जिलेटिन के लिए microcryogel निर्माण तकनीक उदाहरण चुना जाता है के रूप में यह है, संगत, क्षरण, लागत प्रभावी है, और कोई आगे संशोधन सेल लगाव के लिए आवश्यक है । प्राकृतिक या सिंथेटिक स्रोतों के अंय पॉलिमर भी निर्माण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, आवेदन के आधार पर । इस तकनीक के माध्यम से, हम लघुकृत और नियंत्रणीय आकार, आकार और लेआउट के साथ अत्यधिक लोचदार microcryogels बनाना कर सकते हैं । जब सेल प्रकार की एक किस्म के साथ भरी हुई, 3 डी microtissues विभिंन अनुप्रयोगों के लिए गठित किया जा सकता है । इन अनूठी सुविधाओं वांछित इंजेक्शन, सेल संरक्षण और साइट को बेहतर उपचारात्मक प्रभाव के लिए vivo में इंजेक्शन के बाद प्रतिधारण निर्देश सक्षम. इतना ही नहीं, microcryogels आगे 3d microtissue arrays कि आम प्रयोगशाला उपकरण और उपकरणों के साथ संगत बहुमुखी दवा स्क्रीनिंग और अंय सेलुलर परख के लिए उच्च प्रवाह सेल संस्कृति का एहसास कर रहे है के रूप में संसाधित किया जा सकता है । इस के साथ साथ, हम microcryogels के निर्माण की प्रक्रिया और इसके बाद व्यक्तिगत 3d microtissues या दो महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए 3 डी microtissue arrays के रूप में उपचार, सेल थेरेपी और ड्रग स्क्रीनिंग, क्रमशः10,15 .

<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

3d सेल कल्चर को पारंपरिक 2d सेल कल्चर को अपग्रेड करने के लिए, हमने macroporous अतिसूक्ष्म cryogels (microcryogels) का उत्पादन करने के लिए cryogelation तकनीक के साथ microfabrication को एकीकृत किया है, जिसे 3d microtissues के रूप में सेल प्रकारों की एक किस्म से लोड किया जा सकता है । साथ ही, हम बहुमुखी 3d microtissues और अपक्षयी चिकित्सा और दवा स्क्रीनिंग में उनके अनुप्रयोगों के निर्माण के लिए प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । आकार और आकार-नियंत्रणीय microcryogels एक सरणी चिप पर गढ़े जा सकता है, जो दूर काटा जा सकता है चिप व्यक्तिगत सेल के रूप में इंजेक्शन अपक्षयी चिकित्सा के लिए वाहक लोड या आगे पर इकट्ठे उच्च प्रवाह के लिए 3 डी microtissue arrays में चिप ड्रग स्क्रीनिंग । इन अतिसूक्ष्म cryogels के उच्च लोचदार प्रकृति के कारण, 3 डी microtissues इंजेक्शन के दौरान यांत्रिक कतरनी बल से कोशिकाओं की रक्षा के द्वारा न्यूनतम इनवेसिव सेल थेरेपी के लिए महान इंजेक्शन का प्रदर्शन । यह बेहतर सेल अस्तित्व और माउस अंग ischemia मॉडल में उपचारात्मक प्रभाव सुनिश्चित करता है । इस बीच, एक मानक ३८४-बहु में 3 डी microtissue arrays के विधानसभा-अच्छी तरह से प्रारूप आम प्रयोगशाला सुविधाओं और उपकरणों के उपयोग की सुविधा, उच्च इस बहुमुखी 3 डी कोशिका संस्कृति मंच पर प्रवाह दवा स्क्रीनिंग को सक्षम करने ।

निर्माण और 3d microtissue गठन के लिए microcryogels के लक्षण वर्णन ।
इस प्रोटोकॉल के अनुसार, microcryogels के लिए 3 डी microtissues और व्यक्तिगत microcryogels या microcryogel arrays के रूप में गढ़े थे, और अपक्षयी चिकित्?...

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

इस प्रोटोकॉल cryogelation प्रौद्योगिकी के साथ microfabrication को एकीकृत करके लोचदार 3d macroporous microcryogels के निर्माण का वर्णन है । कोशिकाओं के साथ लोड होने पर, 3 डी microtissues उत्पन्न कर रहे हैं, जो आसानी से vivo में reअपक्षयी चिकित्सा की सुविधा या इन विट्रो उच्च प्रवाह दवा स्क्रीनिंग के लिए arrays में इकट्ठे करने के लिए इंजेक्शन किया जा सकता है ।

3 डी Microtissues इंजेक्शन अपक्षयी थेरेपी और उच्च प्रवाह दवा स्क्रीनिंग के लिए

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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