Name: custom engineered tissue culture molds from laser-etched masters
Uploaded: 2018-05-21T13:00:00
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著者は NIH R00 HL115123 とブラウン大学工学部からの資金を認めます。彼らは訓練のためブラウン デザイン ワーク ショップおよびクリス牛に感謝しています、レーザー カッターでサポートします。

1. ベクトル形式マスター金型設計を作成します。
<ol><li>ベクトル形式ベクトル グラフィック プログラムを使用しての必要な金型形状を組み立てる (材料、装置およびソフトウェア」の表を参照)。ファイルを選択 |新しいの RGB カラー形式で適切なサイズのキャンバスを作成するとします。左側のパネルでシェイプ ツールを使用して目的のジオメトリを作成する: (最...

<ol>
	<li>Qin, D., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+lithography+for+micro-+and+nanoscale+patterning.">Soft lithography for micro- and nanoscale patterning.</a> Nat. Protoc. 5, 491 (2010).</li><li>Rogers, J. A., Nuzzo, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+in+soft+lithography.">Recent progress in soft lithography.</a> Mater. Today. 8, 50-56 (2005).</li><li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography+in+Biology+and+Biochemistry.">Soft Lithography in Biology and Biochemistry.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 3, 335-373 (2001).</li><li>Isiksacan, Z., Guler, M. T., Aydogdu, B., Bilican, I., Elbuken, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+fabrication+of+microfluidic+PDMS+devices+from+reusable+PDMS+molds+using+laser+ablation.">Rapid fabrication of microfluidic PDMS devices from reusable PDMS molds using laser ablation.</a> J. Micromechanics Microengineering. 26, 035008 (2016).</li><li>Lee, K. Y., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+for+Tissue+Engineering.">Hydrogels for Tissue Engineering.</a> Chem. Rev. 101, 1869-1880 (2001).</li><li>Kloxin, A., Kloxin, C., Bowman, C., Anseth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+cellularly+responsive+hydrogels+and+their+experimental+determination.">Mechanical properties of cellularly responsive hydrogels and their experimental determination.</a> Adv. Mater. Deerfield Beach Fla. 22, 3484-3494 (2010).</li><li>Aubin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+3D+cell+alignment+and+elongation+in+microengineered+hydrogels.">Directed 3D cell alignment and elongation in microengineered hydrogels.</a> Biomaterials. 31, 6941-6951 (2010).</li><li>Jaiswal, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacancy-Driven+Gelation+Using+Defect-Rich+Nanoassemblies+of+2D+Transition+Metal+Dichalcogenides+and+Polymeric+Binder+for+Biomedical+Applications.">Vacancy-Driven Gelation Using Defect-Rich Nanoassemblies of 2D Transition Metal Dichalcogenides and Polymeric Binder for Biomedical Applications.</a> Adv. Mater. 29, (2017).</li><li>Lian, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+cardiomyocyte+differentiation+from+human+pluripotent+stem+cells+by+modulating+Wnt/&#946;-catenin+signaling+under+fully+defined+conditions.">Directed cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells by modulating Wnt/&#946;-catenin signaling under fully defined conditions.</a> Nat. Protoc. 8, 162-175 (2013).</li><li>Boxshall, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+surface+treatments+to+modify+protein+adsorption+and+cell+attachment+properties+within+a+poly(dimethylsiloxane)+micro-bioreactor.">Simple surface treatments to modify protein adsorption and cell attachment properties within a poly(dimethylsiloxane) micro-bioreactor.</a> Surf. Interface Anal. 38, 198-201 (2006).</li><li>Pins, G. D., Christiansen, D. L., Patel, R., Silver, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+collagen+fibers.+Influence+of+fibrillar+alignment+and+decorin+on+mechanical+properties.">Self-assembly of collagen fibers. Influence of fibrillar alignment and decorin on mechanical properties.</a> Biophys. J. 73, 2164-2172 (1997).</li><li>Pipan, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+antifibrinolytic+agents+on+the+life+span+of+fibrin+sealant.">Effects of antifibrinolytic agents on the life span of fibrin sealant.</a> J. Surg. Res. 53, 402-407 (1992).</li><li>Roberts, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stromal+Cells+in+Dense+Collagen+Promote+Cardiomyocyte+and+Microvascular+Patterning+in+Engineered+Human+Heart+Tissue.">Stromal Cells in Dense Collagen Promote Cardiomyocyte and Microvascular Patterning in Engineered Human Heart Tissue.</a> Tissue Eng. Part A. 22, 633-644 (2016).</li><li>Ye, K. Y., Sullivan, K. E., Black, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+Cardiomyocytes+in+a+Fibrin+Hydrogel+for+Cardiac+Tissue+Engineering.">Encapsulation of Cardiomyocytes in a Fibrin Hydrogel for Cardiac Tissue Engineering.</a> JoVE. , (2011).</li><li>Zimmermann, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+Engineering+of+a+Differentiated+Cardiac+Muscle+Construct.">Tissue Engineering of a Differentiated Cardiac Muscle Construct.</a> Circ. Res. 90, 223-230 (2002).</li><li>McCain, M. L., Agarwal, A., Nesmith, H. W., Nesmith, A. P., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromolded+Gelatin+Hydrogels+for+Extended+Culture+of+Engineered+Cardiac+Tissues.">Micromolded Gelatin Hydrogels for Extended Culture of Engineered Cardiac Tissues.</a> Biomaterials. 35, 5462-5471 (2014).</li><li>Hu, J. J., Chen, G. W., Liu, Y. C., Hsu, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Specimen+Geometry+on+the+Estimation+of+the+Planar+Biaxial+Mechanical+Properties+of+Cruciform+Specimens.">Influence of Specimen Geometry on the Estimation of the Planar Biaxial Mechanical Properties of Cruciform Specimens.</a> Exp. Mech. 54, 615-631 (2014).</li><li>Munarin, F., Kaiser, N. J., Kim, T. Y., Choi, B. R., Coulombe, K. L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-Etched+Designs+for+Molding+Hydrogel-Based+Engineered+Tissues.">Laser-Etched Designs for Molding Hydrogel-Based Engineered Tissues.</a> Tissue Eng. Part C Methods. 23, 311-321 (2017).</li><li>Zhang, H., Chiao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-fouling+Coatings+of+Poly(dimethylsiloxane)+Devices+for+Biological+and+Biomedical+Applications.">Anti-fouling Coatings of Poly(dimethylsiloxane) Devices for Biological and Biomedical Applications.</a> J. Med. Biol. Eng. 35, 143-155 (2015).</li></ol>

組織培養と互換性のあるカスタムの PDMS 金型形状はあるセルの配置、拡散率、有効剛性などの重要なエンジニア リング組織プロパティをチューニングするための素晴らしいユーティリティです。さらに、これらの金型、ジオメトリは機械的テスト16,17など、重要な分析アプリケーションの組織を準備するため非常に便利です。否定的なマスター金?...

過去二十年以上ソフト リソグラフィに使用されています作製技術として広く特にマイクロ流体システム、材料研究と組織工学1、2の分野で科学的な研究をサポート 3。負のマスター型から所望の形状を持つオブジェクトを作成するレプリカ成形ヒドロゲルを形鋳造用、便利で低コストの製造方法 PDMS に複製は、正を使用ことができます提供しています。ただし、必要な負マスター金型は高価な時間のかかる、サイズに制限は、微細加工技術を使用して生成される通常、クリーン ルーム空間と高度な機器を必要とします。3 D プリントは、潜在的な代替手段を提供、その有用性はやや低価格プリンターと共通の 3 D プリンターのポリマーと硬化を阻害することができます PDMS の化学相互作用の解像度制限により限られています。
大幅により少なく高価なしたがってより研究ツールを製造するためのアクセス両方を切断、プラスチック、木材、ガラス、金属などの材料をエッチングできるレーザー カッター システムは近年します。商業用等級レーザー カッターは 25 μ m より小さい最小機能を備えたセンチ スケール上のオブジェクトの加工が可能なさらに最小限のトレーニング、専門知識、および使用する時間を必要とします。PDMS のアブレーションは、マイクロ流体デバイスの作製で以前使用されています、一方我々 の知識に原稿がプロセスを説明ないレーザー切断された否定的なマスター金型4 からミリとセンチ スケール金型を加工できます。.
栄養素の拡散、細胞の配置、および機械的性質5,6,7を向上させるために設計された組織の形状を操作する主にこのテクニックを使いました。ただし、この手法の汎用性は、成形ゲルが薬剤配達および材料科学研究8など、関心のある任意のフィールドで利用できます。レーザー カッターへのアクセス、PDMS 金型複製はほぼすべてジオメトリの場合 (つまり、本稿の範囲を超えているマルチパート金型なしの除去を阻害するだろう) のオーバー ハングせず作ることができるレーザーのベッドの寸法内に収まる。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="738">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:263px;">Item</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:169px;"></td>
			<td style="width:141px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bovine fibrinogen</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F8630-5G</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bovine thrombin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T6634-250UN</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bovine aprotinin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>10820-25MG</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Rat tail collagen I, 4 mg/mL</td>
			<td>Advanced Biomatrix</td>
			<td>5153-100MG</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodim chloride</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP358-10</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PBS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14190-250</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fine forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11252-20</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sylgard 184 silicone elastomer</td>
			<td>Corning</td>
			<td>4019862</td>
			<td>PDMS Molds</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Lab tape</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>15-901-5R</td>
			<td>PDMS Molds</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Acrylic, 1/4&#34; thick</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8560K356</td>
			<td>PDMS Molds</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HEPES Buffer, 1 M</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>H3537-100ML</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">RPMI 1640 medium, powder</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>31800-089</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Calcium chloride dihydrate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AC423520250</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Magnesium chloride hexahydrate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>M33 500</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Potassium chloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P9541-500G</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sodium phosphate dibasic heptahydrate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S9390-500G</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glucose</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G5767-25G</td>
			<td>Constructs</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">OCT</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25608-930</td>
			<td>Histology</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Frozen block molds</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25608-916</td>
			<td>Histology</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hematoxylin</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>3530 1</td>
			<td>Histology</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Eosin Y</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AC152880250</td>
			<td>Histology</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fast green FCF</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AC410530250</td>
			<td>Histology</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Illustrator</td>
			<td>Adobe Systems</td>
			<td></td>
			<td>Vector Graphics</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Inkscape</td>
			<td>(Open Source)</td>
			<td></td>
			<td>Vector Graphics</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">UCP (Universal Control Panel)</td>
			<td>Universal Laser Systems</td>
			<td></td>
			<td>Laser Cutter Interface</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PLS6.75 Laser Cutter</td>
			<td>Universal Laser Systems</td>
			<td></td>
			<td>Laser Cutter</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Micromechanical Analyzer</td>
			<td>Aurora Scientific</td>
			<td>1530A with 5 mN load cell</td>
			<td>Mechanical Analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

custom engineered tissue culture molds from laser-etched masters

組織工学の分野が成熟するにつれ組織形状を含む組織パラメーターの広い範囲で関心の高まりがあった。センチメートルのスケールにマイクロメータの組織形状を操作するで、セルの配置を直接し、効果的な機械的性質を変更し、栄養素の拡散に関連する制限に対処できます。さらに、ティッシュが用意されて容器は組織細胞とマトリックスの両方の構造に影響を与えることができますさらに応力場での機械的な制約を与えることができます。再現性の高い次元の形をした組織も、サンプルの寸法は、全体組織力学的解析など、重要なの in vitroアッセイするためのユーティリティがあります。
この原稿は、レーザー エッチングされたアクリルから調製した負のマスター金型を活用した代替製造方法をについて説明しますこれらの金型ポリジメチルシロキサン (PDMS) を発揮、センチ スケールと機能寸法とデザインを許可。25 μ m より小さいサイズし急速に設計し、作製、低コストと最小限の専門知識を持つ。最小限の時間とコストの要件は、最適なデザインを決定するまでに急速に反復処理してティッシュ エンジニア リングの分野を超えても含め関心の任意のアッセイに合わせて簡単に適応するレーザー エッチングされた金型の許可します。

レーザー カッターの光学系エッチング深さの増加と寸法は非常にわずかに減少するエッチング エリアとレーザー ビームの先を細くための結果金型の非常に微妙な傾斜が付いている壁。これはキャスト PDMS カビの除去を容易にするのに役立ちますが、負のマスター型を非常に深くエッチングする場合慎重に検討する必要があります (> 6 mm) が必須です (?...

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Custom Engineered Tissue Culture Molds from Laser-etched Masters

ここハイドロゲルを用いた複雑な形状設計組織を生成するために使用できるカスタム ポリジメチルシロキサン金型を製造するため急速な安易なと低コスト手法を提案します。さらにこの手法を使用して生産設計された心臓ティッシュの実施される力学的および組織学的評価の結果について述べる。

カスタム設計されたレーザー エッチングのマスターから培養金型

As the field of tissue engineering has continued to mature, there has been increased interest in a wide range of tissue parameters, including tissue ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

ティッシュエンジニアーコンストラクトの成長評価のための磁気共鳴エラストグラフィの方法論

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Protocol for Relative Hydrodynamic Assessment of Tri-leaflet Polymer Valves

トライリーフレットポリマーバルブの相対的な流体力学的評価のためのプロトコル

Limitations of currently available prosthetic valves, xenografts, and homografts have prompted a recent resurgence of developments in the area of ...

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

3次元細胞培養のための自己申告足場

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Generation and Grafting of Tissue-engineered Vessels in a Mouse Model

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Engineered 3D Silk-collagen-based Model of Polarized Neural Tissue

偏神経組織のエンジニア3Dシルクコラーゲンベースモデル

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a ...

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

ハイスループットシングルセルの単離および培養のためのマイクロ流体プラットフォーム

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 ...

Automated Contraction Analysis of Human Engineered Heart Tissue for Cardiac Drug Safety Screening

心臓医薬品安全性スクリーニングのための人間エンジニア心臓組織の自動収縮分析

Cardiac tissue engineering describes techniques to constitute three dimensional force-generating engineered tissues. For the implementation of these ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

細胞播種用カスタム Agarose 井戸とティッシュ リング自己組織型の 3 D プリントを使用しての作製

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

Tissue-Engineered Graft for Circumferential Esophageal Reconstruction in Rats

ラットにおける円周食道再建のための組織工学型移植片

The use of biocompatible materials for circumferential esophageal reconstruction is a technically challenging task in rats and requires an optimal implant ...

Fibroblast Derived Human Engineered Connective Tissue for Screening Applications

スクリーニング用途のための線維芽細胞由来ヒト工学的結合組織

Fibroblasts are phenotypically highly dynamic cells, which quickly transdifferentiate into myofibroblasts in response to biochemical and biomechanical ...

カスタム設計されたレーザー エッチングのマスターから培養金型

カスタム設計されたレーザーエッチングのマスターから培養金型